KR100992313B1 - Multi-directional scanning of movable member and ion beam monitoring arrangement therefor - Google Patents

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Abstract

적어도 2개의 대체로 수직인 방향(이른바 X-Y 스캐닝)으로 기판 또는 웨이퍼 홀더(180)의 스캐닝 아암(60)을 이동시키는 반도체 공정 장치가 개시된다. 제 1 방향으로의 스캐닝은 진공 챔버벽의 구멍(55)을 길이방향으로 관통한다. 아암(60)은 1이상의 리니어 모터들(90A, 90B)에 의해 왕복이동된다. 아암(60)은 짐벌링된 공기 베어링들을 사용하여 슬라이드(100)에 대해 지지되어 아암에 대해 슬라이드(100)에 대한 캔틸레버 지지를 제공한다. 아암(60)을 위한 진공 챔버 내부로의 탄력적인 피드쓰루(130)는 진공 밀폐부 및 가이드로서 기능하지만 그 자체로 베어링 지지부를 제공할 필요는 없다. 파라데이(450)는, 주입전과 주입중에 빔 프로파일링이 수행될 수 있도록, 기판 홀더에 인접하여 아암(60)에 부착된다. 파라데이(450)는, 주입전에 빔 프로파일링이 수행될 수 있도록, 기판 홀더의 후면에 또는 90°로 장착될 수 있다.

Figure R1020047016178

A semiconductor processing apparatus is disclosed that moves a scanning arm 60 of a substrate or wafer holder 180 in at least two generally perpendicular directions (so-called XY scanning). Scanning in the first direction penetrates longitudinally through the hole 55 in the vacuum chamber wall. Arm 60 is reciprocated by one or more linear motors 90A, 90B. Arm 60 is supported against slide 100 using gimbaled air bearings to provide cantilever support for slide 100 to the arm. The resilient feedthrough 130 into the vacuum chamber for the arm 60 functions as a vacuum seal and guide but does not need to provide bearing support by itself. Faraday 450 is attached to arm 60 adjacent the substrate holder such that beam profiling can be performed before and during implantation. Faraday 450 may be mounted at the back of the substrate holder or at 90 ° such that beam profiling may be performed prior to implantation.

Figure R1020047016178

Description

이동가능 부재의 다방향 스캐닝 및 이를 위한 이온빔 모니터링 장치{MULTI-DIRECTIONAL SCANNING OF MOVABLE MEMBER AND ION BEAM MONITORING ARRANGEMENT THEREFOR}MULTI-DIRECTIONAL SCANNING OF MOVABLE MEMBER AND ION BEAM MONITORING ARRANGEMENT THEREFOR}

본 발명은 이온빔에 대해 다수의 다른 방향으로 반도체 웨이퍼 홀더와 같은 이동가능 부재를 스캐닝하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 장치에 사용하기 위한 이온빔 모니터링 장치에 관한 것이기도 하다.The present invention relates to a method and apparatus for scanning a movable member, such as a semiconductor wafer holder, in a number of different directions with respect to an ion beam. The invention also relates to an ion beam monitoring device for use in the device.

통상적인 이온-주입기에서, 상대적으로 작은 단면적의 도펀트 이온들의 빔이 실리콘 웨이퍼에 대하여 스캐닝된다. 이는 본질적으로 다음 3가지 방법 중 하나의 방법으로 이루어질 수 있다: 빔을 정지 웨이퍼에 대해 두 방향으로 스캐닝하는 방법, 웨이퍼를 정지 빔에 대해 두 방향으로 스캐닝하는 방법, 또는 빔이 한 방향으로 스캐닝되고 웨이퍼가 통상적으로 수직 방향인 제 2 방향으로 기계적으로 스캐닝되는 혼성 기술.In a typical ion implanter, a beam of dopant ions of relatively small cross-sectional area is scanned against a silicon wafer. This can be accomplished in essentially one of three ways: by scanning the beam in two directions with respect to the stationary wafer, by scanning the wafer in two directions with respect to the stationary beam, or by the beam being scanned in one direction A hybrid technique in which a wafer is mechanically scanned in a second direction, typically in the vertical direction.

각 방법은 장점들과 단점들을 갖는다. 보다 작은 실리콘 웨이퍼들에 있어서, 통상적인 접근은 한 배치(batch)의 웨이퍼들을 회전 휠(wheel)의 스포크(spoke) 말단에 장착하는 것이었다. 그 다음, 휠은 앞뒤로 스캐닝되어 고정 방향 이온빔이 각 웨이퍼에 충돌하게 한다. Each method has advantages and disadvantages. For smaller silicon wafers, a conventional approach has been to mount a batch of wafers at the spoke end of the rotating wheel. The wheel is then scanned back and forth to cause the fixed ion beam to impinge on each wafer.                 

보다 큰(300㎜) 웨이퍼들에 대해서는 배치 공정이 현재 바람직하지 않다. 이에 대한 한가지 이유는 각 웨이퍼에 대한 개별 비용이 상당한 재정적 위험을 야기한다는 문제점이 발생한다는 점이다. 정지 웨이퍼에 대해 수직 방향으로 이온빔을 정전적 또는 자기적으로 스캐닝하는 것은 보다 나쁜 품질의 빔을 야기하는 경향이 있으며, 현재의 단일 웨이퍼 스캐닝 기술은 위에서 개요된 바와 같은 혼성 기계적/정전적 스캐닝을 채택하는 경향이 있다. 이를 성취하는데 적절한 장치가 우리의 공동 양수된 미국 특허 제 5,898,179호에서 설명되며, 그 내용은 전체로서 본 명세서에 참조로 통합된다. 여기서, 이온빔은 이온 주입기의 빔 라인축에 수직인 제 1 방향으로 자기적으로 스캐닝되는 반면, 웨이퍼는 대체로 수직인 제 2 축으로 기계적으로 이동된다. A batch process is currently not desirable for larger (300 mm) wafers. One reason for this is that the problem arises that the individual cost for each wafer poses significant financial risk. Electrostatically or magnetically scanning the ion beam in the vertical direction with respect to the stationary wafer tends to result in worse quality beams, and current single wafer scanning techniques employ hybrid mechanical / electrostatic scanning as outlined above. Tend to. Appropriate devices for accomplishing this are described in our co-acquired US Pat. No. 5,898,179, the contents of which are hereby incorporated by reference in their entirety. Here, the ion beam is magnetically scanned in a first direction perpendicular to the beam line axis of the ion implanter, while the wafer is mechanically moved in a second axis that is generally perpendicular.

그럼에도 불구하고 정지 빔 방향을 유지하는 것에는 장점들(빔 프로파일, 빔 안정성 및 빔 라인 길이의 최소화의 측면에서)이 있다. 이는 차례로 웨이퍼의 이중 방향 스캐닝을 요구한다. 이를 성취하는 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. Nevertheless, there are advantages to maintaining the stationary beam direction (in terms of beam profile, beam stability and minimization of beam line length). This in turn requires dual direction scanning of the wafer. It is an object of the present invention to provide a device which achieves this.

빔 프로파일, 즉 주어진 방향으로 빔을 가로지른 거리에 대한 함수로 표현된 이온 밀도를 결정하는 것이 대체로 바람직하며, 특히 빔이 주입 챔버에 대한 고정 방향인 경우 그러하다. 이는 빔을 가로지르는 웨이퍼 통과 속도가 혼성 스캐닝에 비하여 보다 느리기 때문이다. 따라서, 적당한 웨이퍼 처리량을 위해서는, 래스터 피치(raster pitch)를 최소화시키는 것이 필요하다. 예를 들어, 주입 전 및 주입중에 빔 프로파일(즉, 빔의 단면적에 대한 빔 흐름 강도(beam current intensity)) 를 결정하는 것이 도움이 된다. 주입전에 빔 프로파일을 결정하는 것은 낮고 높은 이온 밀도의 '줄무늬(stripe)'가 아닌 웨이퍼에 대한 일정성이 확실히 보장되도록 주입중 웨이퍼에 대한 스캐닝이 제어될 수 있게 한다. It is generally desirable to determine the beam profile, ie the ion density expressed as a function of the distance across the beam in a given direction, especially when the beam is in a fixed direction relative to the injection chamber. This is because the wafer passing speed across the beam is slower than hybrid scanning. Thus, for proper wafer throughput, it is necessary to minimize the raster pitch. For example, it is helpful to determine the beam profile (ie beam current intensity for the cross-sectional area of the beam) before and during the injection. Determining the beam profile prior to implantation allows the scanning of the wafer to be controlled during implantation to ensure certainness for the wafer, rather than a low, high ion density 'stripe'.

빔 프로파일을 결정하는 것에 대한 다수의 접근법들은 당업자에게 공지된다. 예를 들어, 우리의 공동 양수된 PCT 특허 출원 WO-A-00/05744에서, 빔 스톱(stop)(배치 처리 웨이퍼 홀더의 다운스트림에 위치됨)으로부터의 신호 출력이 주입중 빔 폭, 높이 및 연속성(continuity)에 대한 정보를 얻는데 채택된다. 상기 신호 처리는 로터리 웨이퍼 홀더상의 웨이퍼들 사이의 간격에 의존하며 따라서 단일 웨이퍼에 대해서는 적절치 못하다. Many approaches to determining the beam profile are known to those skilled in the art. For example, in our co-acquired PCT patent application WO-A-00 / 05744, the signal output from the beam stop (located downstream of the batch processing wafer holder) is shown in the beam width, height and Adopted to obtain information about continuity. The signal processing depends on the spacing between the wafers on the rotary wafer holder and therefore is not appropriate for a single wafer.

다른 빔 프로파일 결정 기술은 상기 참조된 미국 특허 제 5,898,179호에서 설명된 바와 같이 이동 파라데이(travelling Faraday) 및, 고정 위치에 홀딩되며 빔 라인을 따라 이격된 한쌍의 파라데이들을 포함한다. Another beam profile determination technique includes a traveling faraday as described in US Pat. No. 5,898,179, referenced above, and a pair of fares held in a fixed position and spaced along the beamline.

따라서, 본 발명은 특히 주입전 셋업중 사용하기 위한 개선된 이온빔 프로파일 결정 장치를 제공하고자 한다. Accordingly, the present invention seeks to provide an improved ion beam profile determination device, particularly for use during pre-implantation setup.

따라서, 본 발명의 한 측면은, 기판 또는 웨이퍼 홀더의 아암(arm)과 같은 세장형 부재(예, 세장형 아암(60) 또는 스캐닝 아암(60))가 적어도 2개의 통상적으로 수직 방향들(이른바, X-Y 스캐닝)로 이동가능하도록 하는 반도체 공정 장치를 제공하는 것이다. 제 1 방향으로의 스캐닝은 진공 챔버벽의 구멍을 길이방향으로 통과한다. 예를 들어, 세장형 부재는 한쌍의 리니어 모터들(90A, 90B)과 같은 세장형 부재 드라이버에 의하여 왕복이동된다. 세장형 부재 및 드라이버 각각은 바람직하게는, 대체로 제 1 방향에 수직한 제 2 방향으로 구동되는 캐리어 상에 장착된다. Thus, one aspect of the present invention is that an elongate member (eg, an elongate arm 60 or scanning arm 60), such as an arm of a substrate or wafer holder , has at least two typically vertical directions (so-called And XY scanning). Scanning in the first direction passes longitudinally through the hole in the vacuum chamber wall. For example, the elongate member is reciprocated by an elongate member driver, such as a pair of linear motors 90A, 90B . Each of the elongate member and driver is preferably mounted on a carrier driven in a second direction, generally perpendicular to the first direction.

세장형 부재의 길이방향(또는 X-방향) 왕복이동을 가능하게 하기 위하여 캐리어는 바람직하게는 슬라이드(100)를 포함한다. 세장형 부재는, 바람직하게는 한 쌍의 캐리어로부터 캔틸레버링(cantilever)되는 슬라이드에 대하여 지지된다. "캔틸레버링됨"이란 용어는 수평 지지뿐 아니라 수직 또는 다른 방향의 지지를 의미하는 것으로 이해될 것이다.
캐리어는 바람직하게는 Y-방향에서 왕복 방식으로 이동할 수 있는 슬레지(70)를 포함한다. 슬레지를 구동하기 위한 캐리어 드라이버의 세부사항들은 US-A-5,898,179에서 제공되며, 이의 내용들은 그 전체 내용이 본 명세서에 포함되는 것으로 한다.
The carrier preferably comprises a slide 100 to enable longitudinal (or X-direction) reciprocation of the elongate member. The elongate member is preferably supported against a slide that is cantilevered from a pair of carriers. The term "cantilevered" will be understood to mean not only horizontal support but also support in a vertical or other direction.
The carrier preferably comprises a sledge 70 which is movable in a reciprocating manner in the Y-direction. Details of a carrier driver for driving a sledge are provided in US Pat. No. 5,898,179, the contents of which are hereby incorporated by reference in their entirety.

본 발명의 특히 바람직한 특징에서, 세장형 부재는 그 세장형 부재의 제 1 단부를 향해 위치되는 1이상의 짐벌링(gimbal)된 베어링들에 의하여 이격된다. 이러한 베어링들은 세장형 부재가 슬라이드를 따라 왕복이동할 때 그 세장형 부재에 대한 캔틸레버링된 지지를 제공한다. 이러한 기술을 이용하여, 세장형 부재가 진공 챔버 내부로 진입하기 위한 피드쓰루가 제공될 수 있는데, 그 피드쓰루는 진공 밀폐부로 기능하지만 스스로 베어링 지지부를 제공할 필요는 없다. 피드쓰루는 바람직하게는 탄력적이며 본 발명의 다른 측면은 진공 밀폐부로 기능하고 캐리어 또는 진공 챔버벽에 대한 피드쓰루의 탄력성을 가능하게 하기 위하여 다수의 탄력성 개스켓(gasket) 등을 제공한다. In a particularly preferred feature of the invention, the elongate member is spaced by one or more gimbaled bearings positioned towards the first end of the elongate member. These bearings provide cantilevered support for the elongate member as it moves back and forth along the slide. Using this technique, a feedthrough may be provided for the elongate member to enter the vacuum chamber, which functions as a vacuum seal but does not need to provide bearing support on its own. The feedthrough is preferably elastic and another aspect of the present invention provides a plurality of resilient gaskets and the like to function as a vacuum seal and to enable resilience of the feedthrough to the carrier or vacuum chamber wall.

피드쓰루는 바람직하게는 회전 피드쓰루이다. 이는 상기 길이방향에 평행한 축을 중심으로 세장형 부재가 회전하는 것을 가능하게 한다. The feedthrough is preferably a rotary feedthrough. This allows the elongate member to rotate about an axis parallel to the longitudinal direction.

본 발명의 또하나의 측면에서, 파라데이가 기판 지지부에 인접하여 세장형 부재에 부착된다. 이는 주입될 기판 평면에서 빔(진공 챔버에 대해 고정 방향을 갖는 이온빔) 프로파일링이 수행될 수 있게 한다. 빔 라인이 "튜닝(tune)"될 수 있도록 주입전 빔 프로파일링이 수행될 수 있을 뿐만 아니라, 기판 지지부의 전면부에 인접하여 파라데이가 존재함으로써 주입 사이클의 일부 중에 빔이 프로파일링될 수 있다. In another aspect of the invention, Faraday is attached to the elongate member adjacent the substrate support. This allows the beam (ion beam having a fixed direction to the vacuum chamber) profiling to be performed in the substrate plane to be implanted. Pre-implant beam profiling can be performed so that the beam line can be "tuned", as well as the beam being profiled during a portion of the implant cycle due to the presence of Faraday adjacent the front portion of the substrate support. .

세장형 부재가 그 자신의 축을 중심으로 회전가능하며, 따라서 파라데이는 대체적으로 또는 추가적으로 기판 지지부의 후면에 인접하여 장착될 수 있다. 빔 프로파일링은 기판 지지부가 반전(180°회전)된 채로 수행될 수 있다. 기판 지지부의 후면을 반도체 재료(예를 들어, 실리콘)로 코팅함으로써, 더미 웨이퍼(dummy wafer)가 기판 지지부의 "전면부"에 고정될 필요 없이 빔 프로파일링이 수행될 수 있다. 대안으로서, 또는 추가적으로, 파라데이가 기판 지지부의 전면 및 후면의 평면에 90°로 진입하도록 그 파라데이가 장착될 수 있다. The elongate member is rotatable about its own axis, so that the Faraday can be mounted, alternatively or additionally, adjacent the back of the substrate support. Beam profiling may be performed with the substrate support inverted (rotated 180 °). By coating the back side of the substrate support with a semiconductor material (eg, silicon), beam profiling can be performed without the need for a dummy wafer to be secured to the “front portion” of the substrate support. Alternatively, or in addition, the Faraday may be mounted such that the Faraday enters 90 ° into the planes of the front and back of the substrate support.

따라서, 제 1 측면에서의 본 발명은 반도체 공정 장치를 제공하는바, 상기 장치는 : 구멍을 갖는 챔버벽을 구비하는 진공 챔버; 상기 챔버벽의 상기 구멍을 관통하여 연장되며 길이방향으로 상기 챔버벽을 관통하여 이동가능한 세장형 부재; 상기 세장형 부재가 상기 길이방향으로 왕복이동을 하도록 배치되는 세장형 부재 드라이버; 상기 세장형 부재 및 상기 드라이버를 지지하기 위한 상기 진공 챔버 외부의 캐리어; 및 상기 이동가능한 세장형 부재의 왕복이동 방향에 대체로 수직한 방향으로 상기 캐리어가 왕복이동하도록 배치되는 캐리어 드라이버를 포함한다. Accordingly, the present invention in a first aspect provides a semiconductor processing apparatus, comprising: a vacuum chamber having a chamber wall having holes; An elongate member extending through said hole in said chamber wall and movable through said chamber wall in a longitudinal direction; An elongate member driver disposed so that the elongate member reciprocates in the longitudinal direction; A carrier outside the vacuum chamber for supporting the elongate member and the driver; And a carrier driver arranged to reciprocate in a direction generally perpendicular to the reciprocating direction of the movable elongate member.

본 발명의 제 2 측면에 따라, 반도체 공정 장치가 제공되는데, 상기 장치는 : 챔버벽을 구비하는 진공 챔버; 상기 챔버벽을 관통하여 수평으로 연장되며 상기 챔버벽을 관통하여 길이방향으로 이동가능한 세장형 부재; 상기 길이방향으로 상기 세장형 부재가 구동하도록 배치되는 세장형 부재 드라이버; 상기 진공 챔버 외부에 있으며 상기 세장형 부재의 외부 단부를 위한 캔틸레버 지지를 제공하는, 상기 세장형 부재 및 상기 드라이버를 지지하기 위한 캐리어; 및 상기 세장형 부재를 수용하며 상기 세장형 부재를 밀폐시키기 위한 진공 밀폐부를 포함하는, 상기 진공 챔버 내부로의 피드쓰루를 포함한다. According to a second aspect of the invention, a semiconductor processing apparatus is provided, the apparatus comprising: a vacuum chamber having a chamber wall; An elongate member extending horizontally through said chamber wall and movable longitudinally through said chamber wall; An elongate member driver arranged to drive the elongate member in the longitudinal direction; A carrier for supporting the elongate member and the driver that is external to the vacuum chamber and provides cantilever support for an outer end of the elongate member; And a feedthrough into the vacuum chamber for receiving the elongate member and including a vacuum seal for sealing the elongate member.

또하나의 측면에서 반도체 공정 장치의 진공 챔버의 내부 및 외부로의 왕복이동을 위한 세장형 부재를 장착하는 방법이 제공되는바, 상기 방법은: (a) 상기 세장형 부재 - 이 세장형 부재는 상기 진공 챔버 외부에 있는, 그 세장형 부재의 제 1 단부를 향해 위치되는 적어도 하나의 로드 베어링(load bearing) 디바이스에 의하여 지지되며, 상기 로드 베어링 디바이스는 캔틸레버 베어링(120)의 형태를 취할 수 있음 - 를 캐리어에 대해 지지시키는 단계; 및 (b) 상기 진공 챔버의 내부와 외부 사이에 진공 밀폐부를 관통하도록 상기 세장형 부재를 장착하는 단계를 포함하며; 상기 세장형 부재에 의해 나타나는 로드 또는 무게는 상기 로드 베어링 디바이스들 또는 그 각각에 의해 실질적으로 지지되어 상기 진공 밀폐부가 왕복이동중 상기 세장형 부재를 위한 비-로드 베어링 가이드(non-load bearing guide)로 기능한다. In another aspect there is provided a method of mounting an elongate member for reciprocating movement into and out of a vacuum chamber of a semiconductor processing apparatus, the method comprising: (a) the elongate member-the elongate member Supported by at least one load bearing device positioned towards the first end of the elongate member, outside the vacuum chamber , the load bearing device may take the form of a cantilever bearing 120. Supporting against the carrier; And (b) mounting the elongate member to penetrate a vacuum seal between the interior and exterior of the vacuum chamber; The rod or weight exhibited by the elongate member is substantially supported by the rod bearing devices or each thereof such that the vacuum seal is a non-load bearing guide for the elongate member during reciprocating movement. Function.

또다른 하나의 측면에서, 반도체 공정 장치의 진공 챔버 내부로 연장되는 세장형 부재의 피드쓰루에 대한 회전 및 선형 진공 밀폐부가 제공되는바, 상기 진공 챔버는 챔버벽 부재를 구비하며, 상기 진공 밀폐부는: 상기 벽 부재에 고정되며 상기 챔버벽 부재를 관통하는 방향으로 연장되는 길이방향축을 갖는 외부 장착부(외부 덮개(260)의 형태를 취할 수 있음); 상기 외부 장착부의 내부에 방사방향으로 장착되며, 상기 외부 장착부에 대해 이동가능하며, 상기 세장형 부재가 이를 통과해 수용될 정도의 크기를 가지며, 마찬가지로 상기 챔버벽을 관통하는 방향으로 연장되는 길이방향축을 갖는 내부 베어링; 및 상기 내부 베어링과 상기 외부 장착부 사이에 배치되며 상기 내부 베어링과 상기 외부 장착부의 상기 길이방향축을 따라 축방향으로 이격되는 다수의 탄력성 개스켓(gasket)들을 포함한다. In another aspect, a rotary and linear vacuum seal for a feedthrough of an elongate member extending into a vacuum chamber of a semiconductor processing apparatus is provided, the vacuum chamber having a chamber wall member, the vacuum seal being : An outer mount (which may take the form of an outer lid 260) fixed to the wall member and having a longitudinal axis extending in a direction passing through the chamber wall member; It is radially mounted inside the outer mounting portion and is movable relative to the outer mounting portion, the elongate member is sized to be accommodated therethrough and extends in the direction extending through the chamber wall as well. An internal bearing having an axis; And a plurality of resilient gaskets disposed between the inner bearing and the outer mount and spaced axially along the longitudinal axis of the inner bearing and the outer mount.

본 발명의 또하나의 측면은 반도체 공정 장비를 제공하는바, 상기 장치는: 구멍을 갖는 챔버벽을 구비하는 진공 챔버; 상기 챔버벽의 상기 구멍을 관통하여 연장되는 세장형 부재, 및 상기 세장형 부재의 제 1 단부에 부착되고 상기 진공 챔버 내부에 위치하며 처리될 기판을 수용하도록 적응되는 전면부와 그 전면부에 대향하는 후면부를 포함하는 기판 지지부를 포함하는 기판 스캐닝 장치; 대체로 길이방향으로 상기 챔버벽을 관통하는 제 1 방향, 및 상기 제 1 방향에 대체로 수직인 제 2 방향으로 상기 기판 스캐닝 장치를 이동시키기 위한 스캐닝 장치 구동 수단; 및 상기 기판 지지부에 인접하여 그와 고정된 관련성으로 장착되는 파라데이를 포함한다. Another aspect of the invention provides a semiconductor processing equipment, the apparatus comprising: a vacuum chamber having a chamber wall having holes; Opposing an elongate member extending through the aperture of the chamber wall and a front portion adapted to receive a substrate attached to a first end of the elongate member and located within the vacuum chamber and adapted to be processed; A substrate scanning device including a substrate support including a rear surface; Scanning device driving means for moving said substrate scanning device in a first direction generally penetrating said chamber wall in a longitudinal direction and in a second direction generally perpendicular to said first direction; And a Faraday mounted in a fixed relationship therewith adjacent the substrate support.

또다른 하나의 측면에서 반도체 공정 장치에서 이온빔을 프로파일링하는 방법에 제공되는바, 상기 장치는 구멍을 갖는 챔버벽을 구비하는 진공 챔버, 및 상기 챔버벽의 상기 구멍을 관통하여 연장되는 세장형 아암과 상기 세장형 아암의 제 1 단부에 부착되고 상기 진공 챔버 내부에 위치되는 기판 지지부를 포함하는 빔 스캐닝 장치를 포함하며, 상기 기판 지지부는 처리될 기판을 수용하도록 적응되는 전면부, 및 상기 전면부에 대향하는 후면부를 포함하며; 상기 이온빔 프로파일링 방법 은: 상기 기판 지지부에 인접하여 그와 고정된 관련성으로 파라데이를 장착하는 단계; 상기 챔버벽을 대체로 길이방향으로 관통하는 제 1 방향과 상기 제 1 방향에 대체로 수직한 제 2 방향 중 어느 하나의 방향으로, 상기 이온빔이 상기 파라데이에 상기 제 1 또는 제 2 방향 각각으로 대체로 정렬될 때까지, 상기 빔 스캐닝 장치를 이동시키는 단계; 상기 이온빔이 상기 파라데이를 가로질러 통과하도록 상기 제 1 및 제 2 방향 중 다른 하나의 방향으로 상기 빔 스캐닝 장치를 스캐닝하는 단계; 상기 빔 스캐닝 장치가 상기 파라데이를 가로질러 스캐닝되는 동안 파라데이 출력 신호를 얻는 단계; 및 상기 파라데이 출력 신호로부터 상기 제 1 및 제 2 방향들 중 상기 다른 하나의 방향으로 이온빔의 프로파일을 획득하는 단계를 포함한다. In another aspect, there is provided a method of profiling an ion beam in a semiconductor processing apparatus, the apparatus comprising a vacuum chamber having a chamber wall with holes, and an elongate arm extending through the hole in the chamber wall. And a beam scanning device attached to the first end of the elongate arm and including a substrate support positioned within the vacuum chamber, the substrate support adapted to receive a substrate to be processed, and the front portion A back portion opposing the; The ion beam profiling method comprises: mounting Faraday in a fixed association therewith adjacent to the substrate support; In either direction, the first direction generally penetrating the chamber wall in a longitudinal direction and the second direction generally perpendicular to the first direction, the ion beam is generally aligned with the first or second direction in the Faraday, respectively. Moving the beam scanning apparatus until it is completed; Scanning the beam scanning device in a direction of the other of the first and second directions such that the ion beam passes across the faraday; Obtaining a Faraday output signal while the beam scanning device is scanning across the Faraday; And obtaining a profile of an ion beam in the other one of the first and second directions from the Faraday output signal.

또한 본 발명은 반도체 공정 장치 및/또는 상기 개요된 진공 피드쓰루를 포함하는 이온 주입기에 확장된다. 또한 본 발명의 여러 측면들은 상호 배타적이지 않으며, 실제로 본 발명의 여러 측면들의 조합이 유리하다는 점이 이해될 것이다. The invention also extends to an ion implanter comprising a semiconductor processing apparatus and / or a vacuum feedthrough as outlined above. It is also to be understood that the various aspects of the invention are not mutually exclusive and that in practice the combination of the various aspects of the invention is advantageous.

도 1a는 본 발명에 따라 스캐닝 아암 지지 구조부를 포함하는 기판 스캐닝 장치가 장착된 프로세스 챔버를 포함하는 이온 주입기의 측면도이다. 1A is a side view of an ion implanter including a process chamber equipped with a substrate scanning device including a scanning arm support structure in accordance with the present invention.

도 2b는 도 1a의 선 AA에 따른 부분 단면도이다. FIG. 2B is a partial cross sectional view along line AA of FIG. 1A.

도 2는 도 1a 및 1b의 기판 스캐닝 장치에 대한 보다 세부적인 사시도이다. FIG. 2 is a more detailed perspective view of the substrate scanning apparatus of FIGS. 1A and 1B.

도 3은 도 2의 기판 스캐닝 장치에 대한 측단면도이다. 3 is a side cross-sectional view of the substrate scanning apparatus of FIG. 2.

도 4는 도 3의 영역 A에 대한 확대도이다. 4 is an enlarged view of area A of FIG. 3.                 

도 5는 도 1 내지 4의 기판 스캐닝 장치에 부착되며, 파라데이를 포함하는 기판 지지부에 대한 사시도이다. 5 is a perspective view of a substrate support attached to the substrate scanning apparatus of FIGS. 1 to 4 and including Faraday.

도 6은 파라데이가 이온빔을 가로지르는 동안의 도 5의 파라데이의 일부를 도시한다. FIG. 6 shows a portion of Faraday of FIG. 5 while Faraday crosses the ion beam.

도 7은 도 5의 기판 지지부 및 파라데이의 측면도이다. 7 is a side view of the substrate support and Faraday of FIG.

도 8은 기판 지지부 및 파라데이의 대안적 장치에 대한 정면도이다. 8 is a front view of an alternative arrangement of substrate support and Faraday.

도 9는 도 5 및 도 8의 파라데이의 부분 단면도이다. 9 is a partial cross-sectional view of the faraday of FIGS. 5 and 8.

이온 주입기의 측면도가 도 1a에서 도시된다. 도 1a의 선 AA에서의 부분 횡단면도가 도 1b에서 도시된다. 도 1a에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 이온 주입기는 이온빔(15)을 발생시키기 위하여 배치되는 이온 소스(10)를 포함한다. 이온빔(15)은 원하는 질량/전하비의 이온들이 전자기적으로 선택되는 질량 분석기(20)내로 유도된다. 그러한 기술들은 당업자에게 자명하며 더이상 상술되지 않을 것이다. 편의상, 도 1a에서 질량 분석기(20)는 도시된 주입기의 다른 부분들에 수직 평면인 종이 평면 상에서 소스(10)로부터의 이온빔들이 휘어지게 하는 것으로 도시되었다. 실제로는, 분석기(20)는 통상적으로 수평 평면에서 이 이온빔을 휘어지게 하도록 배치된다. A side view of the ion implanter is shown in FIG. 1A. A partial cross sectional view at line AA of FIG. 1A is shown in FIG. 1B. As best shown in FIG. 1A, the ion implanter includes an ion source 10 arranged to generate an ion beam 15. Ion beam 15 is guided into mass analyzer 20 where ions of a desired mass / charge ratio are electromagnetically selected. Such techniques are apparent to those skilled in the art and will no longer be described in detail. For convenience, in FIG. 1A the mass spectrometer 20 is shown to bend the ion beams from the source 10 on a paper plane that is perpendicular to the other portions of the injector shown. In practice, the analyzer 20 is typically arranged to bend this ion beam in a horizontal plane.

질량 분석기(20)를 빠져나가는 이온빔(15)은 정전 가속 또는 정전 감속되는데, 이는 주입된 이온들의 종류 및 원하는 주입 깊이에 좌우된다.The ion beam 15 exiting the mass spectrometer 20 is electrostatic accelerated or electrostatically decelerated, depending on the type of implanted ions and the desired implant depth.

질량 분석기의 다운스트림은, 도 1b에서 볼 수 있는 바와 같이, 주입될 웨이퍼(180)를 포함하는 프로세스 또는 진공 챔버(40)이다. 본 실시예에서, 웨이퍼는 예를 들어 200㎜ 또는 300㎜ 직경의 단일 웨이퍼이다.
통상적으로, 질량 분석기(20)를 빠져나오는 이온빔은 주입될 웨이퍼의 직경보다 실질적으로 작은 빔 폭 및 높이를 갖는다. 도 1a 및 1b의 스캐닝 장치(이하에서 상세히 설명됨)는 주입시 진공 챔버(40)에 대한 고정축을 따라 이온빔이 유지되도록 다수의 방향으로 웨이퍼를 스캐닝하는 것을 고려한다. 구체적으로, 웨이퍼는 기판 지지부 상에 장착되는데, 그 기판 지지부는 진공 챔버(40) 내부에서 웨이퍼가 장착되는 플레이트와 그 플레이트에 연결된 세장형 아암(elongate arm)(60)의 형태인 세장형 부재로 구성된다.
Downstream of the mass spectrometer is a process or vacuum chamber 40 that includes a wafer 180 to be implanted, as can be seen in FIG. 1B. In this embodiment, the wafer is, for example, a single wafer of 200 mm or 300 mm diameter.
Typically, the ion beam exiting the mass spectrometer 20 has a beam width and height that is substantially smaller than the diameter of the wafer to be implanted. The scanning device (described in detail below) of FIGS. 1A and 1B contemplates scanning the wafer in multiple directions such that the ion beam is maintained along a fixed axis to the vacuum chamber 40 upon injection. Specifically, the wafer is mounted on a substrate support, the substrate support being in the form of an elongate arm 60 in the form of a plate on which the wafer is mounted within the vacuum chamber 40 and an elongate arm 60 connected to the plate. It is composed.

세장형 아암(60)은 프로세스 챔버의 벽을 관통하여 이온빔 방향에 대체로 수직인 방향으로 연장된다. 아암은 프로세스 챔버(40)의 측벽에 인접하여 장착되는 회전판(rotor plate)(50)의 슬롯(55)(도 1b)을 관통한다. 스캐닝 아암(60)의 단부는 아암(60)에 대한 캐리어의 일부를 형성하는 슬레지(sledge)를 관통하여 장착된다. 스캐닝 아암(60)은 도 1a 및 1b에서 도시된 바와 같이 슬레지(70)에 대하여 y-방향으로 실질적으로 고정되며, 스캐닝 평면은 이하에서 추가적으로 설명되는 바와 같이 방향 R(도 1a)로 회전될 수 있다. 슬레지(70)는 도 1a 및 1b에서 도시된 방향 Y로 회전판(50)에 대해 왕복 이동가능하다. 이는 프로세스 챔버(40)내에서 기판의 왕복 이동을 가능하게 한다. The elongate arm 60 extends through the wall of the process chamber in a direction generally perpendicular to the ion beam direction. The arm passes through a slot 55 (FIG. 1B) of a rotor plate 50 mounted adjacent to the sidewall of the process chamber 40. The end of the scanning arm 60 is mounted through a sledge that forms part of the carrier for the arm 60 . The scanning arm 60 is substantially fixed in the y-direction with respect to the sledge 70 as shown in FIGS. 1A and 1B, and the scanning plane can be rotated in the direction R (FIG. 1A) as described further below. have. The sledge 70 is reciprocally movable with respect to the rotating plate 50 in the direction Y shown in FIGS. 1A and 1B. This allows for reciprocating movement of the substrate within the process chamber 40.

수직인 X-방향으로(즉, 도 1a에서는 종이 평면으로 들어가고 나오는 방향으로, 도 1b에서는 좌측에서 우측으로) 기계적 스캐닝을 하기 위하여, 스캐닝 아암(60)은 슬레지(70) 상에서 스캐닝 아암 지지 구조부(30)에 장착된다. 도 1a에서 도시된 바와 같이, 스캐닝 아암 지지 구조부(30)는 스캐닝 아암(60)의 길이방향축으로부터 위 아래로 이격된 한쌍의 리니어 모터들(90A, 90B)을 포함한다. 바람직하게는, 힘이 스캐닝 아암 지지 구조부(30)의 질량 중심에 일치하게 되도록 길이방향축 주위에 장착된다. 그러나, 이는 필수적인 것은 아니며, 무게 및/또는 비용을 줄이기 위하여 단일 모터가 대신 채택될 수 있다는 것도 물론 이해될 것이다. In order to perform mechanical scanning in the vertical X-direction (ie, in and out of the paper plane in FIG. 1A, from left to right in FIG. 1B), the scanning arm 60 is mounted on the sledge 70 with the scanning arm support structure ( 30). As shown in FIG. 1A, the scanning arm support structure 30 includes a pair of linear motors 90A, 90B spaced up and down from the longitudinal axis of the scanning arm 60. Preferably, the force is mounted about the longitudinal axis such that the force coincides with the center of mass of the scanning arm support structure 30. However, this is not essential and it will of course be understood that a single motor may be employed instead to reduce weight and / or cost.

지지 구조부(30)는 또한 슬레지(70)와의 고정된 관련성으로 장착되는 슬라이드(100)를 포함한다. 도 1b에서 좌측에서 우측으로 배치된 트랙들(도 1a 또는 1b에서는 도시되지 않음)에 따른 리니어 모터들의 이동은 스캐닝 아암(60)을 마찬가지로 도 1b에서 도시된 바와 같이 좌측에서 우측으로 왕복 이동하게 하는데, 그 스캐닝 아암(60)은 일련의 베어링 상에서 슬라이드(100)에 대하여 왕복 이동을 한다. The support structure 30 also includes a slide 100 mounted in a fixed relationship with the sledge 70. The movement of the linear motors along the tracks arranged left to right in FIG. 1B (not shown in FIG. 1A or 1B) causes the scanning arm 60 to reciprocate from left to right as shown in FIG. 1B as well. The scanning arm 60 reciprocates relative to the slide 100 on a series of bearings.

이러한 배치로, 전체 기판이 고정된 이온빔 방향을 가로질러 이동되도록 기판이 이온빔(15) 축에 대한 2개의 수직 방향(X 및 Y)으로 이동가능하다. In this arrangement, the substrate is movable in two perpendicular directions (X and Y) with respect to the axis of the ion beam 15 so that the entire substrate is moved across the fixed ion beam direction.

도 1a에서의 슬레지(70)는 웨이퍼의 표면이 입사 이온빔 축에 직각이 되도록 수직 위치에서 도시된다. 그러나, 이온빔의 이온들을 기판에 일정 각도로 주입하는 것이 바람직할 수도 있다. 이러한 이유로, 회전판(50)이 그 중심으로 정의되는 축을 중심으로 고정된 진공 챔버(40) 벽에 대하여 회전가능하다. 다시 말하면, 회전판(50)은 도 1a에서 도시된 화살표 방향으로 회전할 수 있다. The sledge 70 in FIG. 1A is shown in a vertical position such that the surface of the wafer is perpendicular to the incident ion beam axis. However, it may be desirable to implant the ions of the ion beam into the substrate at an angle. For this reason, the rotating plate 50 is rotatable about a wall of the vacuum chamber 40 fixed about an axis defined as its center. In other words, the rotating plate 50 may rotate in the direction of the arrow shown in FIG. 1A.

회전판(50)에 대한 슬레지(70)의 이동은 (진공 챔버 벽에 장착된)회전판(50) 표면과 (캐리어의 일부를 형성하는)슬레지(70) 표면 사이의 진공 타이트 유체 베어링 또는 공기 베어링으로 용이하게 된다. 프로세스 챔버(40)에 대한 회전판(50)의 이동도 마찬가지로 회전판(50) 표면과, 구멍에 인접한 프로세스 챔버(40) 벽에서부터 방사방향으로 연장되는 플렌지(flange) 상에 장착되는 고정자(미도시)의 표면 사이의 추가의 진공 타이트 유체 베어링 또는 공기 베어링으로 용이하게 된다. 회전판의 방사방향 이동은 그 회전판(50)의 원주 주위에 배치된 일련의 안내 바퀴(guide wheel)(80)에 의해 제한된다. 이러한 안내 바퀴(80)는 챔버 벽에 의해 지지되는 베이스로서 기능한다. 회전판의 불필요한 축방향 이동은 2개의 회전판 면들 사이의 압력 차이를 이용하여 방지되는바, 회전판이 제자리에 유지되기 위해 도 1a의 종이 평면을 향해 상당한 힘이 가해지도록 외면은 대기압 하에 있는 반면 내면은 진공상태에 있다. 슬레지(70)도 마찬가지로 슬레지 외면과, 슬레지가 회전판과 프로세스 챔버벽의 구멍을 덮는 슬레지 내면 사이의 압력 차이로 회전판(50)에 대해 고정된다.The movement of the sledge 70 relative to the swivel plate 50 is a vacuum tight fluid bearing or air bearing between the surface of the swivel plate 50 ( mounted on the vacuum chamber wall ) and the sledge 70 surface ( which forms part of the carrier) . It becomes easy. The movement of the rotor plate 50 relative to the process chamber 40 is likewise a stator (not shown) mounted on a surface of the rotor plate 50 and a flange extending radially from the wall of the process chamber 40 adjacent to the aperture. Additional vacuum tight fluid bearings or air bearings between the surfaces of the are facilitated. Radial movement of the turntable is limited by a series of guide wheels 80 disposed around the circumference of the turntable 50. This guide wheel 80 functions as a base supported by the chamber wall. Unnecessary axial movement of the tumbler is prevented by using the pressure difference between the two tumbler faces: the outer face is under atmospheric pressure while the inner face is under vacuum so that considerable force is exerted toward the paper plane of FIG. 1A to keep the tumbler in place. Is in a state. The sledge 70 is likewise secured relative to the swivel plate 50 by the pressure difference between the sledge outer surface and the sledge inner surface on which the sledge covers the hole in the wall of the process chamber.

회전판(50) 및 프로세스 챔버벽 상의 고정자에 대한 장착 방법(유체 베어링 포함)에 대한 세부 사항들은 UA-A-5,898,179에서 모두 상세하게 설명되며, 그 내용은 전체로서 본 명세서에 통합된다. Y-방향으로의 왕복 이동을 위한 슬레지(70)의 장착 방법은 마찬가지로 상기 특허에서 설명된다. 회전판과 고정자 사이, 그리고 슬레지와 회전판 사이에 특히 적합하며 다공성 그래파이트 재료와 차등-펌핑(differentially-pump)된 진공 밀폐부(seal)를 포함하는 공기 베어링에 대한 세부사항들은 우리의 계류중인 출원 제 USSN 09/527,029호(US 6,515,288)(공개된 UK 특허 출원 제 GB-A-2,360,332호에 대응됨)에서 제시되며, 그 내용은 전체로서 본 명세서에 통합된다. 고정자에 대하여 회전판(50)을 지지하여 회전판(50)의 "휘어짐(bowing)" 또는 "디싱(dishing)"을 방지하기 위하여 환형 피스톤 부재가 사용될 수 있으며, 이는 공동 양도된 미국 특허 제 US-B1-6,271,530호에서 설명된다. 이 특허의 내용들 역시 본 명세서에 통합된다. Details of the mounting method (including fluid bearings) for the stator on the rotor plate 50 and the process chamber wall are all described in detail in UA-A-5,898,179, the contents of which are incorporated herein in their entirety. The mounting method of the sledge 70 for reciprocating movement in the Y-direction is likewise described in the above patent. Details of air bearings, which are particularly suitable between the rotor and stator and between the sledge and the rotor, include porous graphite material and differentially-pumped vacuum seals, are described in our pending application USSN. 09 / 527,029 (US 6,515,288) (corresponding to published UK patent application GB-A-2,360,332), the contents of which are incorporated herein in their entirety. An annular piston member may be used to support the rotor plate 50 against the stator to prevent "bowing" or "dishing" of the rotor plate 50, which is commonly assigned US Patent US-B1. 6,271,530. The contents of this patent are also incorporated herein.

스캐닝 아암 지지 구조부가 도 2 및 도 3을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다. 도 2는 바람직한 각도에서의 도 1a 및 1b의 기판 스캐닝 장치에 대한 보다 상세한 투영도이며, 스캐닝 아암 지지 구조부(30)를 포함한다. 도 3은 도 2에서 도시된 형상에 대한 측면 단면도이다. The scanning arm support structure will be described in more detail with reference to FIGS. 2 and 3. 2 is a more detailed projection of the substrate scanning apparatus of FIGS. 1A and 1B at a preferred angle and includes a scanning arm support structure 30. 3 is a side cross-sectional view of the shape shown in FIG. 2.

도 2 및 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 스캐닝 아암 지지 구조부(30)는 슬레지(70)로부터 캔틸레버링(cantilever)된다. 슬레지(70)를 위한 공기 베어링(110)이 도 2에 도시된다. 이 차등-펌핑된 공기 베어링(110)에 대한 추가적인 세부 사항들은 상기-인용된 US-A-5,898,179에서 설명되며, 기판 스캐닝 장치 중 이 부분에 대한 보다 상세한 설명은 본 명세서에서 제공되지 않을 것이다. As can be seen in FIGS. 2 and 3, the scanning arm support structure 30 is cantilevered from the sledge 70. An air bearing 110 for the sledge 70 is shown in FIG. 2. Further details regarding this differentially-pumped air bearing 110 are described in the above-cited US-A-5,898,179, and a more detailed description of this part of the substrate scanning apparatus will not be provided herein.

스캐닝 아암(60)은 수평 평면에서 왕복 이동하며, 그 스캐닝 아암이 무시할 수 없는 무게를 가지므로 그에 대한 휨 모멘트(bending moment)가 있다. 보다 자세히는, 스캐닝 아암(60)이 도 3에서 도시된 바와 같이 최초에 접음 위치(retracted position)에 있는 경우에는, 스캐닝 아암의 무게는 스캐닝 아암 지지 구조부(30), 슬레지(70) 및 회전판(50)에 의해 지지될 수 있다. 그러나, 그 스캐닝 아암이 통상적으로 연장된 위치에 있는 경우(즉, 스캐닝 아암(60)이 도 3에서 도시된 바와 같이 우측으로 이동된 경우)에는, 스캐닝 아암(60)의 무게 중심이 챔버벽에 대하여 수평으로 이동된다. 따라서, 스캐닝 아암의 여러 연장 상태에 대하여 하중(load) 편차가 있게 된다. 또한, 스캐닝 아암(60)은 바람직하게는 그 길이방향축 S-S(도 3)을 중심으로 회전가능한 바, 이는 추가적으로 대기로부터 진공으로의 피드쓰루(feedthrough)를 필요하게 한다. 또한 스캐닝 아암(60)의 표면이 진공 피드쓰루상에 접촉하지 않는 것도 중요한데, 이는 그 접촉은 마모를 야기하기 때문이다. 또한, 특히 하중 편차의 측면에서 적절한 내구성을 갖도록 상기 원통형 피드쓰루를 제조하는 것이 난해하다. The scanning arm 60 reciprocates in the horizontal plane and there is a bending moment for it since the scanning arm has a weight that cannot be ignored. More specifically, when the scanning arm 60 is initially in the retracted position as shown in FIG. 3, the weight of the scanning arm is determined by the scanning arm support structure 30, the sledge 70 and the rotating plate ( 50). However, if the scanning arm is in its normally extended position (ie, the scanning arm 60 has been moved to the right as shown in FIG. 3), the center of gravity of the scanning arm 60 is directed to the chamber wall. Is moved horizontally with respect to the Thus, there is a load variation with respect to the various extension states of the scanning arm. In addition, the scanning arm 60 is preferably rotatable about its longitudinal axis S-S (FIG. 3), which additionally necessitates a feedthrough from the atmosphere to the vacuum. It is also important that the surface of the scanning arm 60 is not in contact with the vacuum feedthrough, since the contact causes wear. In addition, it is difficult to manufacture the cylindrical feedthrough so as to have appropriate durability, in particular in terms of load variation.

이러한 문제점들을 해결하기 위하여, 스캐닝 아암(60)을 위한 캔틸레버형 지지부가 대신 채택된다. 유체 베어링들의 형태인 한 세트의 캔틸레버 베어링들(120A, 120B, 120C 및 120D)을 이용하여, 스캐닝 아암(60)은 진공 챔버(40)로부터 멀리 떨어진 단부(60A)에서 슬라이드(100)에 대하여 지지된다. 이러한 배치에 있어서, 스캐닝 아암(60)은 탄력적인 진공 피드쓰루(130)를 통해 진공 챔버(40) 내부로 통과할 수 있다. 피드쓰루(130)는 슬레지(70)의 구멍(140) 내부에 장착된다. 스캐닝 아암(60)의 말단부(60A)를 캔틸레버 베어링들(120) 상으로 장착함으로써, 피드쓰루(130)가 베어링 지지부를 제공할 필요가 없으며, 그 대신 스캐닝 아암(60)을 위한 진공-타이트 밀폐부(vacuum-tight seal)로만 기능한다. 피드쓰루(130)의 탄력성은 피드쓰루와 캔틸레버 베어링들(120) 사이의 임의의 작은 부정렬(misalignment)을 수용한다. To solve these problems, a cantilevered support for the scanning arm 60 is adopted instead. Using a set of cantilever bearings 120A, 120B, 120C and 120D in the form of fluid bearings , the scanning arm 60 is supported against the slide 100 at an end 60A away from the vacuum chamber 40. do. In this arrangement, the scanning arm 60 may pass through the resilient vacuum feedthrough 130 into the vacuum chamber 40. The feedthrough 130 is mounted in the hole 140 of the sledge 70. By mounting the distal end 60A of the scanning arm 60 onto the cantilever bearings 120, the feedthrough 130 does not need to provide a bearing support, but instead a vacuum-tight seal for the scanning arm 60. It functions only as a vacuum-tight seal. The resilience of the feedthrough 130 accommodates any small misalignment between the feedthrough and the cantilever bearings 120.

피드쓰루는 또한 스캐닝 아암(60)의 그 자신의 축 S-S를 중심으로 하는 회전 운동을 가능하게 한다. 이는 말단부(60A)에 스캐닝 아암(60)을 구동시키기 위한 모터를 제공함으로써 성취된다. 스캐닝 아암(60)의 회전 운동을 제공하는 목적은 도 5내지 7과 관련하여 이하에서 설명될 것이다. The feedthrough also enables a rotational movement about its own axis S-S of the scanning arm 60. This is accomplished by providing a motor for driving the scanning arm 60 at the distal end 60A. The purpose of providing a rotational motion of the scanning arm 60 will be described below with respect to FIGS. 5 to 7.

탄력적인 진공 피드쓰루(130)에 대한 추가적인 세부 사항들은 이하에서 도 4를 참조하여 제공될 것이다. Additional details about the resilient vacuum feedthrough 130 will be provided below with reference to FIG. 4.

스캐닝 아암(60)은 축 S-S를 따라 앞, 뒤로 구동시키기 위하여, 한 쌍의 리 니어 모터들(90A, 90B)이 제공된다. 도 3에서 잘 볼 수 있듯이, 이러한 리니어 모터들은 각각 축 S-S의 위, 아래로 동일 간격으로 이격된다. 리니어 모터들은 연결 브래킷(bracket)(150)으로 스캐닝 아암(60)의 단부(60A)에 연결된다. 이러한 배치로, 리니어 모터들에 의해 스캐닝 아암에 가해지는 힘이 실질적으로 축 S-S를 따라 가해지게 되며, 단일, 오프셋 리니어 모터에 대하여 발생할 수 있는 임의의 휨 모멘트의 위험이 최소화된다. The scanning arm 60 is provided with a pair of linear motors 90A and 90B for driving forward and backward along the axis S-S. As can be seen in Figure 3, these linear motors are spaced at equal intervals above and below axis S-S, respectively. The linear motors are connected to the end 60A of the scanning arm 60 with a connection bracket 150. With this arrangement, the force exerted on the scanning arm by the linear motors is exerted substantially along the axis S-S, minimizing the risk of any bending moments that may occur for a single, offset linear motor.

스캐닝 아암(60)은 슬레지(70)의 대기 부분에서 탄성 게이터(elastomeric gaiter)(160)로 둘러싸여진다. 게이터(160)에는 건조 공기가 제공되며 아암이 좌측에서 우측으로 이동할 때 대기중 오염물질이 진공 챔버(40) 내부로 들어가는 것을 방지한다. The scanning arm 60 is surrounded by an elastomeric gaiter 160 in the atmospheric portion of the sledge 70. Gator 160 is provided with dry air and prevents airborne contaminants from entering the vacuum chamber 40 as the arm moves from left to right.

스캐닝 아암 지지 구조부는 상당한 무게를 갖는데, 이는 그 스캐닝 아암 지지 구조부(30)를 슬레지(70)에 대하여 y-방향으로 구동시키는 리니어 모터에 대한 제어가 난해할 수 있음을 의미한다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 진공 피스톤 평형물(vacuum piston counterbalance)들(170) 형태의 힘 보상기들이 세장형 아암(60)을 운반하는 슬레지(70)상에 작용하는 고정된 중력을 상쇄하기 위해 제공되는데, 도 2에서는 그 중 하나만이 도시된다. 진공 피스톤 평형물들(170) 각각은 대체로 y-방향에 평행한 축을 갖는다. 이러한 장치는 공동 양도된 미국 특허 출원 제 09/293,956호(US 6,350,991) 및 2001년 9월 20일 출원된 그 출원의 일부계속출원에서 보다 상세하게 설명되며, 각 출원의 내용들은 본 명세서에 통합된다. 공개된 유럽 특허 출원 제 EP-A-1,047,102호는 USSN 09/293,956에 대응된다. The scanning arm support structure has considerable weight, which means that control over the linear motor that drives the scanning arm support structure 30 in the y-direction relative to the sledge 70 may be difficult. To solve this problem, force compensators in the form of vacuum piston counterbalances 170 are provided to counteract the fixed gravity acting on the sledge 70 carrying the elongate arm 60. Only one of them is shown in FIG. Each of the vacuum piston balances 170 has an axis generally parallel to the y-direction. Such a device is described in more detail in commonly assigned US patent application Ser. No. 09 / 293,956 (US 6,350,991) and in some continuing applications of that application, filed September 20, 2001, the contents of each application being incorporated herein. . Published European Patent Application EP-A-1,047,102 corresponds to USSN 09 / 293,956.

스캐닝 아암(60)의 단부(60A)가 대기압 하에 있는 반면, 기판 지지부(180)가 부착되는, 스캐닝 아암(60)의 축방향 대향 단부는 진공 챔버(40) 내에 유지되기 때문에, 스캐닝 아암(60)의 축 S-S를 따라(도 3에서 좌측에서 우측 방향으로) 대기압으로 인한 상당한 고정힘이 존재하게 된다. 따라서, 도 2에서 가장 잘 볼 수 있듯이, 다시금 스캐닝 아암 진공 피스톤 평형물들(190)의 형태인 힘 보상기들이러한 고정힘을 상쇄하기 위해 스캐닝 아암 지지 구조부(30)의 고정부와 이동부 사이에 장착된다. Since the end 60A of the scanning arm 60 is under atmospheric pressure, while the axially opposite end of the scanning arm 60, to which the substrate support 180 is attached, is held in the vacuum chamber 40, the scanning arm 60 Along the axis SS (from left to right in FIG. 3) there is a significant holding force due to atmospheric pressure . Thus, as best seen in FIG. 2 , force compensators , again in the form of scanning arm vacuum piston balances 190, are provided between the stationary and moving portions of the scanning arm support structure 30 to counteract this fixation force . Is mounted.

이제 슬라이드(100)에 대해 장착하는 방법과 함께 캔틸레버 유체 베어링들(120)이 보다 상세하게 설명될 것이다. 각 캔틸레버 베어링(120)은 베어링 헤드 및 탄성 베어링 지지부(210) 포함한다. 하부 캔틸레버 베어링들(120B, 120D)의 탄성 베어링 지지부들(210)이 하부 리니어 모터(90B) 상에 장착된다. 상부 탄성 베어링 지지부들(210)은 말단부(60A)에서 스캐닝 아암(60) 상에 장착되는데; 그러나 스캐닝 아암(60)은 연결 브래킷(150)에 의하여 상부 리니어 모터(90A)와 함께 이동하도록 강제된다. 이러한 방식으로 지지부재들(210)은 슬라이드(100)에 대하여 세장형 부재(스캐닝 부재(60))를 지지한다. Cantilever fluid bearings 120 will now be described in more detail in conjunction with mounting to the slide 100. Each cantilever bearing 120 and a bearing head and a resilient bearing support member (210). The elastic material of the bearing support of the lower cantilever bearing (120B, 120D) (210) is mounted on a lower linear motor (90B). The upper elastic bearing support member 210 there is mounted at the distal end (60A) on a scanning arm 60; However, the scanning arm 60 is forced to move with the upper linear motor 90A by the connecting bracket 150. In this way, the support members 210 support the elongate member (scanning member 60) with respect to the slide 100.

하부 캔틸레버 베어링들(120B, 120D)의 베어링 헤드들(200)은 슬라이드(100)의 하부 표면(220)을 지탱하도록 장착된다. 상부 캔틸레버 베어링들(120A, 120C)의 베어링 헤드들(200)은 슬라이드(100)의 상부 표면(230)을 지탱하도록 장착된다. The bearing heads 200 of the lower cantilever bearings 120B, 120D are mounted to bear the lower surface 220 of the slide 100. The bearing heads 200 of the upper cantilever bearings 120A, 120C are mounted to bear the upper surface 230 of the slide 100.

베어링 헤드들(200)은 바람직하게는 그래파이트 또는 다른 다공성 재료로 형성되는 베어링 패드들을 포함한다. 상기 참조된 USSN 09/527,029(US 6,515,288)에서 설명된 바와 같이, 그래파이트의 사용으로 베어링 표면 영역을 통과하는 공기의 유량(flow rate)이 일정하게 된다. 이는 차례로 보다 낮은 "장착 높이(ride height)"가 성취될 수 있게 한다. 베어링 헤드(200)가 이동시 슬라이드(100) 표면과 접촉하더라도 2개의 베어링 표면들 사이의 마찰력이 최소가 되도록, 슬라이드(100)는 알루미나(alumina)와 같은 세라믹 재료로 형성되거나 또는 그 재료로 코팅된다. The bearing heads 200 preferably comprise bearing pads formed of graphite or other porous material. As described in USSN 09 / 527,029 (US 6,515,288) referenced above, the use of graphite results in a constant flow rate of air through the bearing surface area. This in turn allows lower "ride heights" to be achieved. The slide 100 is formed of or coated with a ceramic material such as alumina so that the frictional force between the two bearing surfaces is minimal even when the bearing head 200 contacts the surface of the slide 100 during movement. .

캔틸레버 베어링들(120)이 작동하면, 베어링 헤드들(200)은 그들이 슬라이드(100)의 표면들(220, 230)에 도달할 때까지 그 표면들을 향해 연장된다. 이러한 과정은 탄성 베어링 지지부들에 의해 이루어진다. 캔틸레버 베어링들(120)의 특정 배치는, 베어링 헤드들이 짐벌링(gimbal)되고 따라서 슬라이드(100)의 표면들(220, 230)에 대하여 자동 수평 조절할 것을 의미한다는 것이 이해될 것이다. 각각의 경우에, 각각의 짐벌링된 베어링 헤드는 제1 유체 베어링 표면을 형성하며, 슬라이드는 제2 유체 베어링 표면을 형성한다. When the cantilever bearings 120 operate, the bearing heads 200 extend toward the surfaces until they reach the surfaces 220, 230 of the slide 100. This process is accomplished by elastic bearing supports. It will be understood that the particular arrangement of cantilever bearings 120 means that the bearing heads are gimbaled and thus automatically level with respect to the surfaces 220, 230 of the slide 100. In each case, each gimbaled bearing head forms a first fluid bearing surface and the slide forms a second fluid bearing surface.

짐벌링된 베어링 헤드들이 슬라이드(100)의 베어링 표면들(220, 230)에 단단히 조여지면, 공기 또는 기타 유체의 공급이 각 베어링 헤드(200)의 그래파이트를 통해 흐르게 된다. 각 베어링 헤드(200)는 그래파이트 베어링 표면에 인접하여 작은 플레넘(Plenum)(미도시)을 가지며, 튜브(미도시)를 경유하여 그 플레넘에 압축 공기가 공급된다. 케이블 및 파이프관(pipe duct)(240)을 따라 압축 공기를 공급하기 위하여 튜브는 플레넘으로부터 나와서 각 탄성 베어링 지지부(210)를 지나고, 그 후 스캐닝 아암 지지 구조부(230)로부터 나온다. When the gimbaled bearing heads are tightened firmly to the bearing surfaces 220, 230 of the slide 100, a supply of air or other fluid flows through the graphite of each bearing head 200. Each bearing head 200 has a small plenum (not shown) adjacent the graphite bearing surface, and compressed air is supplied to the plenum via a tube (not shown). The tube exits the plenum and passes through each resilient bearing support 210 to supply compressed air along the cable and pipe duct 240 and then exits the scanning arm support structure 230.

공기 공급부로부터의 공기 유량이 증가함에 따라, 짐벌링된 베어링 헤드들(200)은 슬라이드(100)의 표면들(220, 230)로부터 들어올려져서 스캐닝 아암(60)이 슬라이드에 대하여 이동될 수 있게 한다. 슬라이드는 스캐닝 아암(60)이 이동할 때 그 아암에 대하여 적어도 x-방향으로 고정되며; 바람직하게는 슬라이드는 슬레지(70)에 직접 장착된다. As the air flow rate from the air supply increases, the gimbaled bearing heads 200 are lifted off the surfaces 220, 230 of the slide 100 so that the scanning arm 60 can be moved relative to the slide. do. The slide is fixed at least in the x-direction relative to the arm when the scanning arm 60 moves; Preferably the slide is mounted directly to the sledge 70.

케이블 및 파이프관(240)(여러 공기 베어링들에 압축 공기를 공급하는 파이프들을 운반함)은 탄력적이다. 이는 관(240)의 제 1 단부가 기판 스캐닝 장치의 상대적인 고정부에 부착되고, 제 2 단부가 상대적인 이동부에 부착될 수 있게 한다. 예를 들어, 케이블 및 파이프관(240)의 단부(240A)(도 2에서 가장 잘 도시됨)는 스캐닝 아암 지지 구조부(30)에 대해 이동하지 않는 것에 반해, 다른 쪽 단부(240B)는 스캐닝 아암(60)이 x-방향으로 왕복이동하는 경우 그와 함께 이동한다. The cable and pipe line 240 (which carries pipes that supply compressed air to several air bearings) is flexible. This allows the first end of the tube 240 to be attached to the relative fixation of the substrate scanning device and the second end to the relative movement. For example, the end 240A (shown best in FIG. 2) of the cable and pipe conduit 240 does not move relative to the scanning arm support structure 30, while the other end 240B is the scanning arm. If 60 moves back and forth in the x-direction, it moves with it.

상기 설명된 지지 구조부는 고속, 기계적 X-Y 스캐닝을 가능하게 한다. 단지 예시로서, 스캐닝 아암(60)은 약 470㎜의 스트로크(stroke)를 가질 수 있다. 길이방향(X)으로의 스캔 주파수는 1.5㎐가 될 수 있다. 78㎳의 길이방향 스캐닝 이동의 각 말단에서의 소요시간은 4G 정도의 가속도 및 감속도를 야기한다. 각 스트로크의 주요부의 선속도는 약 2m/sec이다. 각 Y 스텝(각 길이방향 스트로크의 단부에서)은 0과 30㎝ 사이의 임의의 위치일 수 있으며 가속도는 약 2G일 수 있다.The support structure described above enables high speed, mechanical X-Y scanning. By way of example only, the scanning arm 60 may have a stroke of about 470 mm. The scan frequency in the longitudinal direction X may be 1.5 kHz. The time required at each end of the 78 ms longitudinal scanning movement results in acceleration and deceleration on the order of 4G. The linear velocity of the main part of each stroke is about 2 m / sec. Each Y step (at the end of each longitudinal stroke) can be any position between 0 and 30 cm and the acceleration can be about 2G.

이제 탄력적인 진공 피드쓰루(130)의 바람직한 실시예가 도 4를 참조하여 설명될 것인바, 도 4는 도 3의 영역 A에 대한 확대도이다. 피드쓰루(130)는 대체로 원통형이며, 특히, 원통형 스캐닝 아암(60)을 수용할 정도의 직경을 갖는 원통형 보어(bore)를 갖는다. 진공 피드쓰루는 대체로 260으로 표시되는 외부 장착부 또는 외부 덮개(sheath) 및, 대체로 270으로 표시되며 상기 외부 덮개 안쪽에 있으며 그와 같을 축을 갖는 내부 베어링 장착부 또는 내부 덮개를 포함한다. 외부 덮개(260)는 슬레지(70)(도 4에서는 일부분만이 도시됨)의 구멍(140)에 인접하여 그 슬레지(70)에 고정된다. 이와는 달리, 내부 덮개(270)는 다수의 환형 막 밀폐부(annular membrane seal)(280)들에 의하여 고정 외부 덮개로부터 이격된다. 이러한 배치는 내부 덮개(270)가 외부 덮개 상에 떠 있을 수 있게 한다. 도 2 및 3과 관련하여 설명된 바와 같이, 이는 미소 부정렬, 특히 스캐닝 아암(60)의 축 S-S와 피드쓰루(130)의 보어의 축 S'-S' 사이의 임의의 미소 각도도 스캐닝 아암(60)이 피드쓰루(130)의 내부 베어링 표면에 접촉하지 않으면서 수용될 수 있게 한다. A preferred embodiment of the resilient vacuum feedthrough 130 will now be described with reference to FIG. 4, which is an enlarged view of area A of FIG. 3. The feedthrough 130 is generally cylindrical, in particular having a cylindrical bore having a diameter sufficient to receive the cylindrical scanning arm 60. The vacuum feedthrough includes an outer mount or sheath, generally designated 260, and an inner bearing mount or inner sheath, generally designated 270, that is inside the outer sheath and has the same axis. The outer lid 260 is secured to the sledge 70 adjacent to the aperture 140 of the sledge 70 (only a portion of which is shown in FIG. 4). Alternatively, the inner sheath 270 is spaced from the fixed outer sheath by a plurality of annular membrane seals 280. This arrangement allows the inner cover 270 to float on the outer cover. As explained in connection with FIGS. 2 and 3, this is a slight misalignment, in particular any angle of fineness between the axis SS of the scanning arm 60 and the axis S'-S 'of the bore of the feedthrough 130. Allow 60 to be received without contacting the inner bearing surface of feedthrough 130.

탄력적인 진공 피드쓰루(130)는 스캐닝 아암(60)과 내부 덮개(270)의 내부 표면 사이에 공기 베어링을 제공하며, 또한 피드쓰루의 대기압측(도 4의 좌측)과 피드쓰루의 진공측(도 4의 우측) 사이에 진공 밀폐부를 제공한다. The resilient vacuum feedthrough 130 provides an air bearing between the scanning arm 60 and the inner surface of the inner sheath 270, and also the atmospheric side of the feedthrough (left side of FIG. 4) and the vacuum side of the feedthrough ( A vacuum seal is provided between the right side of FIG. 4.

진공 피드쓰루(130)의 공기 베어링부는 대체로 290으로 표시되며 내부 덮개(270)를 통해 방사방향으로 형성된 일련의 쓰루홀들(300)이 제공된다. 내부 덮개(270)는 외부 실린더(310)와 내부 실린더(320)로 형성되는데, 내부 실린더는 외부 실린더(310) 내부의 인터피어런스 피트(interference fit)이다. 내부 실린더(320)는 그래파이트와 같은 다공성 재료로 형성된다. 쓰루홀들(300)은 외부 실린더(310) 벽을 관통하며 내부 실린더(320) 벽은 관통하지는 않으면서 그 내부로 진입한다. 한쪽 단부에서는 폐쇄되며 다른쪽 단부에서는 연결부(340)로 개방되는 플레넘이 외부 실린더(310)의 벽을 관통하여 축방향으로 연장된다. 압축 공기의 공급부는 연결부(340)에 부착된다. The air bearing portion of the vacuum feedthrough 130 is generally designated 290 and is provided with a series of through holes 300 formed radially through the inner cover 270. The inner cover 270 is formed of an outer cylinder 310 and an inner cylinder 320, which is an interference fit inside the outer cylinder 310. The inner cylinder 320 is formed of a porous material such as graphite. The through holes 300 penetrate the outer cylinder 310 wall and enter the inner cylinder 320 wall without penetrating therein. The plenum, which is closed at one end and open to the connection 340 at the other end, extends axially through the wall of the outer cylinder 310. The supply of compressed air is attached to the connection 340.

제조 용이성을 위하여, 쓰루홀들(300)은 내부 덮개(270)의 외부 실린더(310) 벽을 관통하도록 기계적으로 제조된다(내부 덮개(270)가 외부 덮개(260)로부터 이격되기 전에). 그 다음, 플레넘(330)의 방사방향 외부에 있는 쓰루홀들(300) 부분 들이 그러브(grub) 나사 등으로 차단(blank)된다.For ease of manufacture, the through holes 300 are mechanically manufactured to penetrate the outer cylinder 310 wall of the inner sheath 270 (before the inner sheath 270 is spaced apart from the outer sheath 260). Subsequently, the radially outer portions of the through holes 300 of the plenum 330 are blanked with grub screws or the like.

스캐닝 아암(60)과 내부 덮개(270) 내부 실린더(320)의 내부 직경이 각각 원통형이며, 공기 베어링(290)이 내부 덮개(270) 내에서 원주 주위에 배치되기 때문에, 사용시에 플레넘(330)에 대한 압축 공기 공급은 스캐닝 아암(60)이 내부 실린더(320)의 내부 직경에 대하여 중심에 오도록 한다. 내부 베어링 또는 덮개의 내부 실린더(320)는 제 1 회전 베어링 표면을 제공하며, 세장형 아암(60)의 형태인 세장형 부재는 제 2 회전 베어링 표면을 제공하며, 유체 또는 공기의 공급은 제 1 및 제 2 회전 베어링 표면들 사이에 유체 베어링을 형성한다. The inner diameters of the scanning arm 60 and the inner cover 270 of the inner cylinder 320 are each cylindrical and the plenum 330 is in use since the air bearing 290 is disposed around the circumference in the inner cover 270. Compressed air supply to the center of the scanning arm 60 with respect to the inner diameter of the inner cylinder (320). The inner cylinder 320 of the inner bearing or cover provides a first rotating bearing surface, the elongate member in the form of an elongate arm 60 provides a second rotating bearing surface, and the supply of fluid or air And a fluid bearing between the second rotating bearing surfaces.

원주 주위로 배치된 대기압 벤트들(355)은 스캐닝 아암(60)의 베어링 표면과 내부 실린더(320) 사이의 고압 기체가 대기로 빠져나갈 수 있게 한다. 제 1 벤트는 공기 베어링(290)의 길이의 축방향 중간 부분에 위치되며, 제 2 벤트는 공기 베어링(290)의 가장 안쪽 단부 부근에 위치된다. 이는 공기 베어링(290)의 진공측의 진공 피드쓰루에서 대기압 이상의 압력이 발생하는 것을 방지한다. Atmospheric pressure vents 355 disposed around the circumference allow high pressure gas between the bearing surface of the scanning arm 60 and the inner cylinder 320 to escape to the atmosphere. The first vent is located in the axial middle portion of the length of the air bearing 290, and the second vent is located near the innermost end of the air bearing 290. This prevents pressure above atmospheric pressure from occurring in the vacuum feedthrough on the vacuum side of the air bearing 290.

진공 피드쓰루(130)의 제 2 부분은 대체로 360으로 표시되는 차등-펌핑 진공 밀폐부이다. 이는 방사방향으로 배치된 펌핑 구멍들을 갖는 일련의 차등 펌핑 홈들 또는 링들(370A, 370B)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 막 밀폐부들(280)은 내부 및 외부 덮개 사이에서 축방향으로 이격된다. 인접 막 밀폐부들(280) 사이의 영역들(285a, 285b)은 탄력적인 진공 챔버들을 형성한다. 펌핑 링들(370A, 370B)은 이러한 플레넘 챔버들에 연결된다. 펌핑 장치(탄력적인 진공 호스들과 로터리 펌프 등; 미도시)가 피드쓰루의 대기압측에 고정되는 외부 덮개에 부착되며 내부 덮개에 대한 피드쓰루에 있어 그 피드쓰루의 대기압측에 고정된다. 도 4에서는 단지 2개의 펌핑 링들(370A, 370B)만이 도시되었지만, 밀폐 장치의 효율성, 특히 진공 파이프들에 부착된(따라서 펌핑 링들에 부착된) 진공 펌프들의 효율성에 따라 보다 많은 펌핑 링들이 바람직할 수 있음이 이해될 것이다. 비행 높이(즉, 스캐닝 아암(60)의 외부 베어링 표면과 내부 실린더(320)의 안쪽면 사이의 공간)와 같은 다른 요소들이 차등-펌핑 진공 밀폐부에서의 차등 단계의 개수에 영향을 미칠 것이다.The second portion of the vacuum feedthrough 130 is a differential-pumped vacuum seal, generally designated 360. This comprises a series of grooves or rings differential pumping having a pump arranged in a radial hole (370A, 370B). As shown, the membrane seals 280 are axially spaced between the inner and outer lids. Regions 285a and 285b between adjacent membrane seals 280 form resilient vacuum chambers. Pumping rings 370A, 370B are connected to these plenum chambers. Pumping devices (elastic vacuum hoses and rotary pumps, etc .; not shown) are attached to the outer cover which is fixed to the atmospheric pressure side of the feedthrough and are fixed to the atmospheric pressure side of the feedthrough in the feedthrough to the inner cover. Although only two pumping rings 370A, 370B are shown in FIG. 4, more pumping rings may be desirable depending on the efficiency of the closure device, in particular the efficiency of the vacuum pumps attached to the vacuum pipes (and thus attached to the pumping rings). It will be appreciated. Other factors such as flight height (ie, the space between the outer bearing surface of the scanning arm 60 and the inner surface of the inner cylinder 320) will affect the number of differential steps in the differential-pumped vacuum seal.

차등-펌핑 진공 밀폐부의 원리들은 상기 참조된 USSN 09/527,029에서 논의된다. The principles of differential-pumped vacuum seals are discussed in USSN 09 / 527,029, referenced above.

도 4에서 도시된 바와 같이, 피드쓰루(130)의 우측편은 진공 챔버(40)의 감소된 압력에 있다. 좌측편은 대기이다. 이는 슬레지(70)에 고정적으로 장착된 외부 덮개(260)와 차이가 없다. 그러나, 내부 덮개(270)는 외부 덮개(260) 내부에서 떠있으며 압력 차이에 의한 상당한 힘(도 4에서 좌측에서 우측으로) 때문에 막 밀폐부들(280)이 전단 변형(shear)되는 것을 방지하기 위하여 그 내부 덮개(270)가 평형물(counter balance)에 의해 축방향으로 지지될 것을 필요로 한다. As shown in FIG. 4, the right side of the feedthrough 130 is at a reduced pressure in the vacuum chamber 40. The left side is the atmosphere. This is no different from the outer cover 260 fixedly mounted to the sledge 70. However, the inner sheath 270 floats inside the outer sheath 260 and to prevent shear of the membrane seals 280 from shearing due to significant forces (from left to right in FIG. 4) due to pressure differentials. Its inner cover 270 needs to be axially supported by a counter balance .

상기 축방향 지지를 제공하는 반면 적어도 방사방향으로 내부 덮개(270)의 탄력성을 가능하게 하기 위하여 트러스트 베어링(Thrust Bearing) 어셈블리(390)가 피드쓰루(130)의 진공측 단부에 제공된다. 트러스트 베어링 어셈블리(390)는 외부 장착부 또는 외부 덮개(260)에 나사로 고정되거나, 리벳으로 고정되거나, 또는 다른 방법으로 고정적으로 부착되어 이동이 불가능한, 반작용 플레이트를 형성하는, 환형 반작용 와셔(reaction washer)(400)를 포함한다. 한 쌍의 트러스트 플레이트 또는 트러스트 와셔들(410, 420)이 축방향으로 내부에서 반작용 와셔(400)에 제공되어, 반작용 플레이트 또는 반작용 와셔(400)에 대향하여 힘을 가하는(urge) 짐벌링된 트러스트 플레이트 장치를 형성한다. 제 1 트러스트 와셔(410)는 내부 덮개(270)의 진공측 단부에서 콜라(collar)에 지지된다. A thrust bearing assembly 390 is provided at the vacuum side end of the feedthrough 130 to provide the axial support while at least radially enabling the resilience of the inner lid 270. The thrust bearing assembly 390 is an annular reaction washer , which is screwed, riveted, or otherwise fixedly attached to the outer mount or outer cover 260 to form a non-movable reaction plate . 400. A pair of thrust plates or thrust washers 410, 420 are provided axially internally to the reaction washer 400 to urge the gimbaled thrust against the reaction plate or the reaction washer 400. Form the plate device . The first thrust washer 410 is supported by a collar at the vacuum side end of the inner sheath 270.

제 1 트러스트 플레이트 또는 와셔(410)는 그 제 1 트러스트 와셔면 위에 창작된, 한 쌍의 직경방향으로 대향하는 트러스트 버튼들(430b)(그 중 하나만에 도 4에서 도시됨)을 갖는다. 대체로, 제 1 트러스트 와셔의 트러스트 버튼들(430b)은 제 2 트러스트 와셔의 대향면을 지탱한다. 따라서, 제 1 트러스트 와셔(410)는 직경방향으로 대향하는 2개의 트러스트 버튼들(430b)에 의해 제공된 축을 중심으로 X-Y 평면에서 움직일 수 있다. The first trust plate or washer 410 has a pair of radially opposite trust buttons 430b (only one of which is shown in FIG. 4) created on the first trust washer face. In general, the trust buttons 430b of the first trust washer bear the opposite surface of the second trust washer. Thus, the first thrust washer 410 can move in the XY plane about an axis provided by two radially opposite trust buttons 430b.

제 2 트러스트 플레이트 또는 와셔(420)은 반작용 와셔(400)면을 지탱하는, 한 쌍의 직경방향으로 대향하는 트러스트 버튼들(430a)를 갖는다. 트러스트 버튼들(430a)은 제 1 트러스트 와셔(410)의 트러스트 버튼들(430b)에 수직으로 배치되며, 따라서 제 2 트러스트 와셔가 수직 X-Z 평면에서 움직일 수 있게 한다. The second trust plate or washer 420 has a pair of radially opposite trust buttons 430a that bear the reaction washer 400 surface. The trust buttons 430a are disposed perpendicular to the trust buttons 430b of the first trust washer 410, thus allowing the second trust washers to move in the vertical XZ plane.

제 1 트러스트 와셔(420) 상의 직경방향으로 대향하는 트러스트 버튼들(430b)을 제 2 트러스트 와셔(420) 상의 직경방향으로 대향하는 트러스트 버튼들(430a)과 수직하게 배치함으로써, 내부 덮개(270)가 트러스트 베어링 어셈블리(390)의 반작용 와셔(400)에 대하여 짐벌링되는 동안, 트러스트 베어링 어셈블리(390)는 대기압에 의한 힘에 대항하여 반작용을 제공한다. 진공 챔버의 압력이 감소되는 경우 추가적인 고정 장치가 없이도 와셔들이 축방향으로 제자리에 홀딩되도록 힘이 제 1 및 제 2 트러스트 와셔들에 대하여 서로를 향해 그리고 반작용 와셔(400)를 향해 작용한다. Inner cover 270 by placing radially opposite trust buttons 430b on first trust washer 420 perpendicular to radially opposite trust buttons 430a on second trust washer 420. While the gimbal is gimbaled against the reaction washer 400 of the thrust bearing assembly 390, the thrust bearing assembly 390 provides a reaction against forces by atmospheric pressure. When the pressure in the vacuum chamber is reduced, forces act against each other and against the reaction washer 400 against the first and second thrust washers so that the washers are held in place in the axial direction without the need for additional fastening devices.

트러스트 베어링 어셈블리(390)에 대한 대안으로써, 또는 그에 부가하여, 대기압으로부터의 축방향 힘에 대하여 지지될 내부 덮개(270)에 대한 평형물이, 예를 들어, 진공 피드쓰루의 내부 베어링 또는 덮개(270)의 대기측 단부 및 슬레지(70) 상의 고정 장착 지점 사이에 고정된 피아노 와이어와 같은 고인장강도 와이어에 의하여, 제공될 수 있다. 이 장치는 짐벌링된 트러스트 베어링 어셈블리(390) 보다 단순한 반면, 잠재적으로 튼튼하지 못하다. As an alternative to, or in addition to, the thrust bearing assembly 390 , an equilibrium for the inner lid 270 to be supported against axial forces from atmospheric pressure , for example, an inner bearing or lid of a vacuum feedthrough ( It may be provided by a high tensile strength wire , such as a piano wire fixed between the atmospheric end of 270 and a fixed mounting point on the sledge 70. While the device is simpler than gimbaled thrust bearing assembly 390, it is potentially not robust.

도 5에서는, 기판 지지부(180) 및 그에 부착된 스캐닝 아암(60)의 단부에 대한 사시도가 도시된다. 기판 지지부(180)는 300㎚ 직경의 반도체 웨이퍼 등을 정전기적으로 홀딩하는 척(chuck)를 포함한다. 척(440)은 당업계에 공지된 방법으로 반도체 웨이퍼를 정전기적으로 홀딩한다. 제 1 파라데이(450)가 척(440)에 인접하여 장착되는데, 그 세부는 도 9와 관련하여 이하에서 설명될 것이다. 제 1 파라데이(450)는 대체로 웨이퍼가 장착되는 척(440)의 표면에 평행하고 동일평면상에 있다. 파라데이 구멍(460)은 제 1 파라데이(450)의 전면(455) 내에 형성된다. 통상적으로, 구멍을 약 1㎠의 면적을 갖는다. In FIG. 5, a perspective view of the substrate support 180 and the end of the scanning arm 60 attached thereto is shown. The substrate support 180 includes a chuck for electrostatically holding a 300 nm diameter semiconductor wafer and the like. The chuck 440 electrostatically holds the semiconductor wafer in a manner known in the art. A first Faraday 450 is mounted adjacent to the chuck 440, details of which will be described below with respect to FIG. 9. The first Faraday 450 is generally parallel and coplanar to the surface of the chuck 440 on which the wafer is mounted. Faraday holes 460 are formed in the front surface 455 of the first Faraday 450. Typically, the holes have an area of about 1 cm 2.

제 1 파라데이(450)는 웨이퍼에 대한 주입 전에 빔 프로파일링을 하기 위해, 다시 말해, X와 Y 방향(이온빔 방향에 수직한 두개의 직교 좌표 방향)으로 입사 이온빔의 수직 평면에 대한 흐름 밀도를 측정하는데 사용된다. 주입중의 웨이퍼 충전 손상(charging damage)을 방지하기 위하여, 그리고 빔의 측면 위치는 웨이퍼 각도 정렬(angle alignment)을 한정하기 때문에, 상기 정보는 주입될 웨이퍼에 대한 정확한 주입량을 확실히 보장하는데 바람직하다. The first Faraday 450 performs beam profiling prior to implantation into the wafer, i.e., the flow density with respect to the vertical plane of the incident ion beam in the X and Y directions (two orthogonal coordinate directions perpendicular to the ion beam direction). Used to measure. In order to prevent wafer charging damage during implantation, and because the lateral position of the beam defines wafer angle alignment, this information is desirable to ensure a precise implant dose for the wafer to be implanted.

앞서 설명된 바와 같이, 주입중 이온빔은 고정 방향으로 홀딩된다. 그러나, 이온빔의 방향과 치수는, 예를 들어 그 이온빔을 생성시키는 이온 소스의 물리적, 전기적 변수들을 조절함으로서 주입전에 "튜닝"될 수 있다. 도 5의 장치를 사용하 여 주입전에 이온빔의 흐름 밀도를 측정하기 위하여, 이하의 과정이 이어진다. 첫째로, 더미 웨이퍼가 척(440)에 장착된다. 이것은 통상적으로 스캐닝 아암(60)을 y-방향으로의 왕복이동 범위까지 슬레지(70)(도 1-3)를 따라 수직으로 연장시킴으로써 수행된다. 스캐닝 아암(60)의 로터리 모터를 구동시킴으로써 스캐닝 아암(60)이 수평이 될 때까지 그 자신의 축을 중심으로 도 5에서 도시된 P 방향으로 회전되어, 척(440) 평면이 수직에서 수평으로 회전된다. 더미 웨이퍼는 로봇팔(robot arm)에 의해 로드 록(load lock)에 로딩되는데, 상기 로드 록은 진공 챔버(40)를 배출시킬 필요없이 대기로 배출될 수 있다. As described above, during implantation the ion beam is held in a fixed direction. However, the direction and dimensions of the ion beam may be "tuned" prior to implantation, for example by adjusting the physical and electrical parameters of the ion source that produces the ion beam. In order to measure the flow density of the ion beam before implantation using the apparatus of FIG. 5, the following procedure is followed. First, a dummy wafer is mounted to chuck 440. This is typically done by extending the scanning arm 60 vertically along the sledge 70 (FIGS. 1-3) to the reciprocating range in the y-direction. By driving the rotary motor of the scanning arm 60, the scanning arm 60 is rotated about its own axis in the P direction shown in FIG. 5 until it is horizontal, so that the chuck 440 plane rotates from vertical to horizontal. do. The dummy wafer is loaded into a load lock by a robot arm, which can be discharged to the atmosphere without having to evacuate the vacuum chamber 40.

더미 웨이퍼가 로딩되면, 기판 지지부(180)가 반대로 회전되어 척(440)이 수직 위치(X-Y 평면)에 있게 되며, 그 다음 고정 방향 이온빔이 파라데이의 구멍(460)과 같은 높이가 될 때까지 스캐닝 아암 지지 구조부(30)가 슬레지(70)를 따라 y-방향으로 이동된다. 그 다음, 빔을 프로파일링하기 위하여, 파라데이(450)와 기판 지지부(180)가 함께 X방향으로 이동되도록 리니어 모터들(90A, 90B)이 구동된다. When the dummy wafer is loaded, the substrate support 180 is rotated in reverse so that the chuck 440 is in a vertical position (XY plane), and then the fixed direction ion beam is flush with the hole 460 of Faraday. The scanning arm support structure 30 is moved in the y-direction along the sledge 70. Then, in order to profile the beam, linear motors 90A and 90B are driven such that Faraday 450 and substrate support 180 are moved together in the X direction.

실제, 이온 흐름 밀도는 이온빔의 가장자리에서 완만하게(즉, 수직으로가 아닌) 감소한다. 실제 웨이퍼는 통상적으로 래스터 방식으로 빔을 가로질러 스캐닝되기 때문에, 특히 y-방향으로의 빔의 프로파일을 아는 것이 중요하다. 다시 말해, 전체 기판 지지부가 x-방향으로 이온빔을 횡단할 때까지, 스캐닝 아암(60)은 좌측에서 우측으로 왕복이동을 하는 동안 스캐닝 아암 지지 구조부(30)는 슬레지(70)에 대한 고정 위치에 남아 있다. 그 다음, 스캐닝 아암 지지 구조부(30)는 수 직으로, 즉 y-방향으로 y-방향으로의 빔 높이에 관련된 거리 만큼 이동되며, 그 다음 스캐닝 아암 지지 구조부(30)가 다시 한번 슬레지(70)에 대한 정지 위치에 유지되면서 스캐닝 아암(60)이 다시 우측에서 좌측으로 이동된다. 이러한 과정을 반복함으로써, 전체 웨이퍼가 주입될 수 있다. 높고 낮은 이온 밀도의 줄무늬들이 y-방향으로 발생하지 않는 것을 확실히 보장하기 위해서는, 주입전에 빔 프로파일을 측정하는 것이 중요하다. 프로파일 측정들은 이온의 전체 주입 밀도가 웨이퍼에 대하여 y-방향으로 비교적 일정하게 유지되도록 y-방향으로의 스텝 사이즈(step size)를 제어하는 프로세서에 공급된다. In practice, the ion flow density decreases gently (ie not vertically) at the edge of the ion beam. Since the actual wafer is typically scanned across the beam in a raster fashion, it is particularly important to know the profile of the beam in the y-direction. In other words, the scanning arm support structure 30 is in a fixed position relative to the sledge 70 while the scanning arm 60 reciprocates from left to right until the entire substrate support crosses the ion beam in the x-direction. Remains. Then, the scanning arm support structure 30 is moved vertically, i.e. in the y-direction by the distance related to the beam height, and then the scanning arm support structure 30 is once again moved into the sledge 70. The scanning arm 60 is again moved from right to left while being held at the stop position for. By repeating this process, the entire wafer can be implanted. To ensure that high and low ion density stripes do not occur in the y-direction, it is important to measure the beam profile before implantation. Profile measurements are supplied to a processor that controls the step size in the y-direction such that the overall implant density of ions remains relatively constant in the y-direction relative to the wafer.

따라서, 파라데이(450)의 구멍(460)이 y-방향으로 이온빔을 가로질러 이동하도록 스캐닝 아암 지지 구조부(30)를 슬레지(70)에 대하여 이동시킴으로써, 파라데이(450)는, 주입전, 더미 웨이퍼가 제자리에 있으면서 이온빔을 가로질러 스캐닝된다. 파라데이에 의해 수집된 전하는 거리(또는 시간)에 대한 함수로 측정되며, 이로부터 y-방향으로의 이온빔의 프로파일이 결정될 수 있으며 주입될 웨이퍼의 스캐닝을 위한 변수들을 설정하는데 사용될 수 있다. Thus, by moving the scanning arm support structure 30 with respect to the sledge 70 such that the hole 460 of the Faraday 450 moves across the ion beam in the y-direction, the Faraday 450 is formed before the injection, The dummy wafer is scanned across the ion beam while in place. The charge collected by Faraday is measured as a function of distance (or time) from which the profile of the ion beam in the y-direction can be determined and used to set parameters for scanning of the wafer to be implanted.

y-방향 프로파일이 얻어지면, 스캐닝 아암 지지 구조부(30)를 슬레지(70)에 대한 고정 위치에 유지하고 파라데이(450)의 구멍(460)을 이온빔을 가로질러 이동시키는 리니어 모터들(90A, 90B)을 사용하여 스캐닝 아암(60)을 연장시킴으로써 x-프로파일이 얻어질 수 있다. 이는 도 6에서 도시된다. 통상적으로 이온빔의 면적이 구멍(460)의 면적보다 넓다는 것이 주목될 것이다; 낮은 이온 주입 에너지(1-5kev 정도)에 대하여 이온빔은 이온 에너지가 증가함에 따라 감소하는 상대적으로 넓은 면적을 갖는다. Once the y-direction profile is obtained, linear motors 90A that hold the scanning arm support structure 30 in a fixed position relative to the sledge 70 and move the aperture 460 of Faraday 450 across the ion beam, X-profile can be obtained by extending scanning arm 60 using 90B). This is shown in FIG. 6. It will be noted that typically the area of the ion beam is wider than the area of the hole 460; For low ion implantation energy (about 1-5 kev) the ion beam has a relatively large area that decreases with increasing ion energy.

y-방향의 이온빔 프로파일이 주입시 정확한 주입량을 확실히 보장하는데 특히 사용되는 반면, x-방향 및 y-방향의 프로파일들은 주입전의 빔 튜닝에 유용하다. x-방향 및 y-방향의 측정된 프로파일이 작동자(또는 적절히 프로그래밍된 프로세서)에 의해 최적화되지 못했다고 간주되면, 빔 라인이 조절될 수 있으며 프로파일들이 상기 설명된 기술에 의하여 주입전에 재측정될 수 있다. While the ion beam profile in the y-direction is particularly used to ensure accurate injection amount during implantation, the x- and y-direction profiles are useful for beam tuning before implantation. If the measured profiles in the x- and y-directions are considered not optimized by the operator (or a properly programmed processor), the beam line can be adjusted and the profiles can be remeasured prior to injection by the technique described above. have.

상기 설명된 과정(더미 웨이퍼의 장착 및 재장착이 요구되는)에 대한 대안으로써, 이중 파라데이 장치가 대신 채택될 수 있으며, 이는 이제 도 5의 선 B-B를 따른 단면도를 도시하는 도 7을 참조하여 설명될 것이다. 도 7의 장치는 앞서 설명된 바와 같은 용도를 위한 제 1 파라데이(450) 및 스캐닝 아암(60) 상에서 그 제 1 파라데이(450)에 직경방향으로 대향하여 장착된 제 2 파라데이(470) 모두를 채택한다. 제 2 파라데이(470)는 그 자신의 구멍(480)을 포함한다. 제 2 파라데이(470)와 구멍(480)은 척(440)이 도 5에서와 같이 이온빔 쪽으로 향할 때 반대쪽을 향한다. 그러나, 스캐닝 아암(60)이 그 자신의 축 P(도 5)를 중심으로 180°회전되면, 제 2 파라데이는 도 7에서 도시된 바와 같이 입사 이온빔 쪽을 향하며 척(440)은 제 1 파라데이(450)와 함께 반대쪽을 향한다. As an alternative to the process described above (which requires the mounting and remounting of the dummy wafer), a dual Faraday apparatus may be employed instead, with reference now to FIG. 7, which shows a cross-sectional view along line BB of FIG. 5. Will be explained. The device of FIG. 7 has a first Faraday 450 and a second Faraday 470 mounted radially opposite to the first Faraday 450 on the scanning arm 60 for use as described above. Adopts all. The second Faraday 470 includes its own hole 480. The second Faraday 470 and the holes 480 face away from each other when the chuck 440 is directed toward the ion beam as shown in FIG. 5. However, when the scanning arm 60 is rotated 180 ° about its own axis P (FIG. 5), the second Faraday is directed towards the incident ion beam as shown in FIG. 7 and the chuck 440 is directed to the first para. Headed opposite with day 450.

기판 지지부(180)는 몸체(490)를 갖는데, 적어도 그 몸체의 후면은 반도체층을 형성하는 반도체 재료로 코팅될 수 있다. 기판 지지부(180)에 인접한 스캐닝 아암(60) 부분은 마찬가지로 바람직하게는 반도체 재료로 코팅된다. 빔 라인을 손상시키지 않을 재료를 스퍼터링하지 않거나 또는 스퍼터링하는, 그래파이트와 같은 다른 적절한 재료들이 기판 지지부 및/또는 스캐닝 아암 상에 층을 형성하는데 사용될 수 있다. 이러한 장치에 있어서, 층(500)이 이러한 기능을 대신 제공하기 때문에, 더미 웨이퍼가 불필요해진다. 따라서, 제 1 파라데이(450)와 관련하여 상기 설명된 바와 정확히 동일한 방법으로 제 2 파라데이(470)를 사용하여 빔 프로파일링이 수행될 수 있다. The substrate support 180 has a body 490, at least the back side of which may be coated with a semiconductor material forming a semiconductor layer. The portion of the scanning arm 60 adjacent the substrate support 180 is likewise preferably coated with a semiconductor material. Other suitable materials, such as graphite, which do not sputter or sputter material that will not damage the beam line, may be used to form a layer on the substrate support and / or the scanning arm. In such an apparatus, dummy wafers are unnecessary because layer 500 provides this function instead. Thus, beam profiling may be performed using the second Faraday 470 in exactly the same manner as described above with respect to the first Faraday 450.

기판 지지부 상에 파라데이 또는 파라데이들을 장착하는 이점을 유지하기 위하여, 제 2 파라데이에서의 전하 수집부와 스캐닝 아암(60)의 길이방향축 사이의 거리가 제 1 파라데이(450)에서 전하가 수집되는 지점과 그 길이방향 축 사이의 거리와 동일하게 되는 것이 바람직하다. 이러한 기하구조가 유지되면, 척(440)이 다시 이온빔 쪽을 향하도록 기판 지지부(180)가 회전될 때 제 2 파라데이(470)에서의 전하 수집기가 주입될 웨이퍼가 놓인 평면과 동일한 평면상에 놓이게 될 것이다. In order to maintain the advantage of mounting Faraday or Faraday on the substrate support, the distance between the charge collector in the second Faraday and the longitudinal axis of the scanning arm 60 is equal to the charge in the first Faraday 450. It is preferred that the distance be equal to the distance between the point where it is collected and its longitudinal axis. If this geometry is maintained, when the substrate support 180 is rotated so that the chuck 440 is directed back towards the ion beam, the charge collector in the second Faraday 470 is on the same plane as the plane on which the wafer to be implanted is placed. Will be placed.

2개의 별도의 파라데이(450, 470)가 도 7에서 도시되지만, 대향면 상의 구멍들과 공통(또는 인접) 구분 부재(dividing member)를 통합하는 단일 물리 구조가 동등하게 채택될 수 있음이 이해될 것이다. Although two separate Faradays 450, 470 are shown in FIG. 7, it is understood that a single physical structure incorporating the common (or adjacent) dividing member with the holes on the opposing face may be equally employed. Will be.

사실, 교차 오염(즉, 후속 웨이퍼들에 대한 이전 빔 종(beam species)의 스퍼터링)의 가능성은 기판 지지부(180)의 후면상이 단일 파라데이만을 채택하여, 다시 말해 도 7에서 단지 제 2 파라데이(470)만을 구비하여 주입 도중 그 단일 파라데이의 구멍이 빔으로부터 가려지도록 하는 것이 바람직할 수 있음을 의미한다. In fact, the possibility of cross-contamination (ie sputtering of previous beam species for subsequent wafers) means that the backside of substrate support 180 adopts a single Faraday, ie only a second Faraday in FIG. It may be desirable to have only 470 such that the hole of the single Faraday is obscured from the beam during injection.

기판 지지부(180)의 전면부의 반대쪽을 향하는 파라데이(예를 들어, 도 7의 파라데이(470))가 채택되면, 그 파라데이가 빔쪽을 향할 때 기판 지지부의 전면부 는 그 반대쪽을 향하게 될 것이다. 그 후, 기판 지지부의 다운스트림의 빔 스톱으로부터의 이온의 백-스퍼터링으로 발생하는 오염 재료로 전면부가 코팅될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 기판 지지부의 전면부에 대해 떨어질 수 있는 보호부를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 보호부는 스캐닝 아암(60) 상에 장착될 수 있으며, 또는 예를 들어 챔버벽으로부터 이격될 수 있다. If a Faraday facing the front of the substrate support 180 (eg, Faraday 470 in FIG. 7) is employed, the front of the substrate support will face away when the Faraday is facing the beam. will be. The front surface may then be coated with a contaminant material resulting from back-sputtering of ions from the beam stop downstream of the substrate support. In order to prevent this, it is preferable to include a protection portion that can fall against the front portion of the substrate support. The guard can be mounted on the scanning arm 60 or can be spaced apart from the chamber wall, for example.

도 8은 기판 지지부 또는 스캐닝 아암 파라데이에 대한 대안적 배치를 도시한다. 도 8은 빔 라인을 따라 본 도면이다. 여기서, 파라데이(490)는 척(440) 평면과 기판 지지부의 후면부에 90°각도로 장착된다. 이 경우, 구멍(460)이 이온빔 쪽을 향하는 경우, 척(440)은 위쪽을 향하며 따라서 빔과 임의의 백 스퍼터링된 재료로부터 멀어지는 쪽을 향한다. 파라데이 구멍의 평면과 척 평면 사이의 90°각도가 바람직하지만, 약 120°와 같은 다른 각도(척(440)이 입사 이온빔으로부터 약간 반대쪽으로 향하도록)가 채택될 수 있다. 8 shows an alternative arrangement for substrate support or scanning arm Faraday. 8 is a view along the beam line. Here, the Faraday 490 is mounted at a 90 ° angle to the chuck 440 plane and the rear surface of the substrate support. In this case, when the hole 460 is directed toward the ion beam, the chuck 440 is directed upward and thus away from the beam and any back sputtered material. Although a 90 ° angle between the plane of the Faraday hole and the chuck plane is desired, other angles such as about 120 ° (such that the chuck 440 is slightly opposite from the incident ion beam) can be employed.

파라데이(450)의 바람직한 실시예의 단면도가 도 9에서 도시된다. 파라데이는 3면이 밀폐되며 전면부(455) 내에서 구멍(460)을 갖는 마그네틱 스테인리스강(magnetic stainless steel) 하우징(510)을 포함한다. 구멍(460)을 한정하는 전면부(455)의 에지들은 이하에서 설명될 목적으로 위하여 나이프 에지(knife edge)(520)로 형성된다. A cross-sectional view of a preferred embodiment of Faraday 450 is shown in FIG. 9. Faraday includes a magnetic stainless steel housing 510 that is three-sided sealed and has a hole 460 in the front portion 455. The edges of the front portion 455 defining the holes 460 are formed with knife edges 520 for the purpose of the description below.

하우징(510) 내에서 전위계(electrometer)(530)는 외부 스테인리스강 스크린(540) 및 내부 그래파이트 컵(550)에 접속된다. 한쌍의 영구 자석들(560)이 하우징(510)의 내부 벽들과 그래파이트 컵(550)의 외부 벽들 사이에 위치된다. Within the housing 510 an electrometer 530 is connected to an outer stainless steel screen 540 and an inner graphite cup 550. A pair of permanent magnets 560 is positioned between the inner walls of the housing 510 and the outer walls of the graphite cup 550.                 

특히 도 1a 및 1b에서 도시되는 회전판(50)의 목적은 y-방향 스캐닝이 수직 이외의 평면에서 수행될 수 있도록 하는 것이다. 도 9에서 도시되는 파라데이(450)의 나이프 에지(520)는 고 주입각(high implant angle)을 수용한다. 이온빔 프로파일이 후속 주입각에서 척과 파라데이로 측정되는 것이 특히 바람직하다. In particular, the purpose of the rotating plate 50 shown in FIGS. 1A and 1B is to allow the y-direction scanning to be performed in a plane other than vertical. The knife edge 520 of Faraday 450 shown in FIG. 9 accommodates a high implant angle. It is particularly preferred that the ion beam profile be measured with chuck and Faraday at subsequent implant angles.

제 1 파라데이(450)와 관련하여 설명된 도 9의 장치는 제 2 파라데이(470)(도 7)에 대해서도 동등하게 적용가능하다는 것이 이해될 것이다. 특히, 기판 지지부(180)의 후면이 도 7에서 도시된 바와 같이 이온빔 쪽을 향하는 경우 빔 프로파일링이 수행된다면, 나이프 에지(520)가 여전히 바람직하다. It will be appreciated that the apparatus of FIG. 9 described in connection with the first Faraday 450 is equally applicable to the second Faraday 470 (FIG. 7). In particular, the knife edge 520 is still preferred if beam profiling is performed when the backside of the substrate support 180 faces toward the ion beam as shown in FIG. 7.

또한, 스캐닝 아암(60) 상에 및/또는 기판 지지부에 인접하여 장착된 파라데이의 용도가 파라데이(들)(또는 그들 중 하나)의 구멍이 앞쪽으로(즉, 척과 같은 방향으로) 향하는 경우에 주입전 빔 프로파일링의 측면에서 설명되었지만, 그 파라데이는 주입중의 빔 프로파일링을 위한 용도로도 사용될 수 있다. 보다 자세히는, 파라데이가 척 상의 웨이퍼에 근접하여 장착되어 파라데이 구멍이 마찬가지로 웨이퍼의 에지에 근접하고 또한 주입중 입사빔 쪽으로 향하는 경우, 웨이퍼와 파라데이 모두가 적어도 파라데이 구멍과 일치하는 래스터 스캔(y-방향)의 일부에 대하여 빔 앞에서 통과하도록 배치하는 것이 가능하다. 따라서, 전체 웨이퍼 스캔(스캐닝된 모든 x 및 y 위치들) 당 적어도 한번 완전한 빔 프로파일이 얻어질 수 있다. 실제로, 각각 앞쪽을 향하며 y-방향으로 이격되는 2이상의 파라데이들을 장착함으로써, 전체 웨이퍼 스캔 당 1이상의 빔 프로파일이 얻어질 수 있다. In addition, the use of Faraday mounted on the scanning arm 60 and / or adjacent to the substrate support is such that the holes of the Faraday (s) (or one of them) face forward (ie in the same direction as the chuck). Although described in terms of beam profiling prior to implantation, the Faraday may also be used for beam profiling during implantation. More specifically, if the Faraday is mounted close to the wafer on the chuck such that the Faraday hole is likewise close to the edge of the wafer and is directed towards the incident beam during implantation, then both the wafer and Faraday will at least match the Faraday hole. It is possible to arrange to pass in front of the beam with respect to part of the (y-direction). Thus, a complete beam profile can be obtained at least once per full wafer scan (all scanned x and y positions). In practice, by mounting two or more fares, each facing forward and spaced in the y-direction, one or more beam profiles per entire wafer scan can be obtained.

여러 특정 실시예들이 설명되었지만, 그 실시예들은 단지 설명을 위한 것이 며 첨부된 청구 범위에 따라 결정되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 여러 수정이 이루어질 수 있음이 이해될 것이다. 또한 본 발명의 여러 특징들이 함께 또는 개별적으로 사용될 수 있음이 이해될 것이다. While various specific embodiments have been described, it will be understood that the embodiments are illustrative only and that various modifications may be made without departing from the scope of the invention as determined by the appended claims. It will also be understood that various features of the invention may be used together or separately.

Claims (50)

반도체 공정 장치로서,As a semiconductor processing apparatus, 내부에 구멍(aperture)을 한정하는 챔버벽을 구비한 진공 챔버;A vacuum chamber having a chamber wall defining an aperture therein; 상기 챔버벽의 상기 구멍을 관통하여 연장하며 상기 챔버벽을 통해 길이방향으로 이동가능한 세장형 부재(elongate member);An elongate member extending through said aperture of said chamber wall and movable longitudinally through said chamber wall; 상기 길이방향으로 상기 세장형 부재를 왕복이동시키도록 배치되는 세장형 부재 드라이버;An elongate member driver arranged to reciprocate said elongate member in said longitudinal direction; 상기 세장형 부재 및 상기 세장형 부재 드라이버를 지지하기 위한, 상기 진공 챔버 외부의 캐리어; 및A cache external to the vacuum chamber for supporting the elongate member and the elongate member driver; And 상기 이동가능한 세장형 부재의 왕복이동 방향에 수직인 방향으로 상기 캐리어를 왕복이동시키도록 배치되는 캐리어 드라이버를 포함하는, 반도체 공정 장치.And a carrier driver arranged to reciprocate the carrier in a direction perpendicular to the reciprocating direction of the movable elongate member. 제 1 항에 있어서, 상기 세장형 부재 드라이버는 상기 세장형 부재가 부착된 리니어(linear) 모터인, 반도체 공정 장치.The semiconductor processing apparatus according to claim 1, wherein the elongate member driver is a linear motor to which the elongate member is attached. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 캐리어 드라이버는 리니어 모터인, 반도체 공정 장치.The semiconductor processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the carrier driver is a linear motor. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 이동가능 세장형 부재는 상기 캐리어로부터 캔틸레버링(cantilever)된 슬라이드 상에 장착되는, 반도체 공정 장치.3. The semiconductor processing apparatus of claim 1 or 2, wherein the movable elongate member is mounted on a slide that is cantilevered from the carrier. 제 4 항에 있어서, 상기 슬라이드에 대하여 상기 세장형 부재를 구동시키도록 배치된 리니어 모터를 더 포함하는, 반도체 공정 장치.5. The semiconductor processing apparatus of claim 4, further comprising a linear motor disposed to drive the elongate member relative to the slide. 제 1 항에 있어서, 상기 챔버벽은 구멍을 한정하고, 상기 캐리어는 상기 구멍을 위한 이동가능 덮개로 기능하며, 상기 세장형 부재는 상기 캐리어를 통해 그리고 상기 챔버벽의 상기 구멍을 통해 연장하는, 반도체 공정 장치.The chamber of claim 1, wherein the chamber wall defines an aperture, the carrier serves as a movable lid for the aperture, and the elongate member extends through the carrier and through the aperture of the chamber wall. Semiconductor processing equipment. 제 6 항에 있어서, 상기 캐리어는 상기 세장형 부재를 위한 피드쓰루(feedthrough)를 포함하며, 상기 세장형 부재 및 상기 피드쓰루는 함께 진공-타이트 밀폐부(vacuum-tight seal)를 한정하는, 반도체 공정 장치.7. The semiconductor of claim 6, wherein the carrier comprises a feedthrough for the elongate member, wherein the elongate member and the feedthrough together define a vacuum-tight seal. Process equipment. 제 7 항에 있어서, 상기 피드쓰루는 탄력적인(compliant) 밀폐 구조를 포함하며, 상기 세장형 부재는 상기 피드쓰루로부터 이격되는 적어도 하나의 베어링에 의해 상기 캐리어에 대하여 지지되는, 반도체 공정 장치.8. The semiconductor processing apparatus of claim 7, wherein the feedthrough includes a compliant hermetic structure and the elongate member is supported relative to the carrier by at least one bearing spaced from the feedthrough. 제 8 항에 있어서, 상기 탄력적인 밀폐 구조는 유체 베어링을 포함하는, 반도체 공정 장치.The semiconductor processing apparatus of claim 8, wherein the resilient hermetic structure comprises a fluid bearing. 제 1 항, 제 2 항, 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동가능 세장형 부재에 작용하는 고정힘을 상쇄하도록 배치되는 힘 보상기(force compensator)를 더 포함하는, 반도체 공정 장치.10. The semiconductor of any one of claims 1, 2, 6-9, further comprising a force compensator arranged to counteract a fixed force acting on the movable elongate member. Process equipment. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 챔버벽과 상기 캐리어 사이에 배치된 진공-타이트(vacuum-tight) 유체 베어링을 더 포함하며, 상기 유체 베어링은 상기 구멍에 인접하는, 반도체 공정 장치.10. The semiconductor of any one of claims 6-9, further comprising a vacuum-tight fluid bearing disposed between the chamber wall and the carrier, wherein the fluid bearing is adjacent to the aperture. Process equipment. 제 1 항, 제 2 항, 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세장형 부재는 상기 길이방향에 평행한 축을 중심으로 추가적으로 회전가능한, 반도체 공정 장치.The semiconductor processing apparatus according to claim 1, wherein the elongate member is additionally rotatable about an axis parallel to the longitudinal direction. 제 1 항, 제 2 항, 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐리어는 상기 길이방향에 평행한 축을 중심으로 추가적으로 회전가능한, 반도체 공정 장치.The semiconductor processing apparatus according to claim 1, wherein the carrier is further rotatable about an axis parallel to the longitudinal direction. 제 13 항에 있어서, 상기 챔버벽에 의해 지지되는 베이스, 및 상기 베이스 상에 회전가능하게 장착되며 평면형인 제 1 및 제 2 면들을 갖는 환형 로우터(rotor)를 더 포함하며, 14. An annular rotor according to claim 13, further comprising a base supported by the chamber wall and an annular rotor rotatably mounted on the base and having planar first and second faces, 상기 캐리어는 상기 환형 로우터의 평면형인 면들 중 하나의 면 위에 장착되며, 상기 환형 로우터의 평면형인 면들 중 상기 하나의 면을 가로질러 왕복이동하기 위해 배치되는, 반도체 공정 장치.And the carrier is mounted on one of the planar faces of the annular rotor and disposed for reciprocating across the one of the planar faces of the annular rotor. 반도체 공정 장치로서,As a semiconductor processing apparatus, 챔버벽을 갖는 진공 챔버;A vacuum chamber having a chamber wall; 상기 챔버벽을 통해 수평으로 연장하며 상기 챔버벽을 통해 길이방향으로 이동가능한 세장형 부재;An elongate member extending horizontally through said chamber wall and movable longitudinally through said chamber wall; 상기 길이방향으로 상기 세장형 부재를 구동시키도록 배치되는 세장형 부재 드라이버;An elongate member driver disposed to drive the elongate member in the longitudinal direction; 상기 세장형 부재 및 상기 세장형 부재 드라이버를 지지하기 위한 캐리어 ― 상기 캐리어는 상기 진공 챔버의 외부에 있으며 상기 세장형 부재의 외부 단부를 위한 캔틸레버 지지(cantilever support)를 제공함 ― ; 및A carrier for supporting the elongate member and the elongate member driver, the carrier being external to the vacuum chamber and providing cantilever support for an external end of the elongate member; And 상기 진공 챔버 내부로의 피드쓰루 ― 상기 피드쓰루는 상기 세장형 부재를 수용하며 상기 세장형 부재에 대한 밀폐를 위한 진공 밀폐부를 포함함 ― 를 포함하는, 반도체 공정 장치.A feedthrough into the vacuum chamber, the feedthrough receiving the elongate member and including a vacuum seal for sealing against the elongate member. 제 15 항에 있어서, 상기 진공 밀폐부는 탄력적인, 반도체 공정 장치.The semiconductor processing apparatus of claim 15, wherein the vacuum seal is elastic. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 캐리어는 슬라이드를 포함하며, 상기 세장형 부재는 상기 슬라이드를 따라 배치되고, 상기 반도체 공정 장치는 상기 세장형 부재와 상기 슬라이드 사이에 유체 베어링을 더 포함하는, 반도체 공정 장치.17. The apparatus of claim 15 or 16, wherein the carrier comprises a slide, the elongate member is disposed along the slide, and the semiconductor processing apparatus further comprises a fluid bearing between the elongate member and the slide. Semiconductor processing equipment. 제 17 항에 있어서, 상기 유체 베어링은 상기 슬라이드에 대하여 상기 세장형 부재를 지지하도록 배치되는 지지 부재, 및 제 1 유체 베어링 표면을 형성하는 짐벌링된 헤드(gimballed head)를 포함하며, 상기 슬라이드는 제 2 유체 베어링 표면을 형성하는 반도체 공정 장치.18. The method of claim 17 wherein the fluid bearing, and with respect to the slide comprising a support member, and a first load Burlington the head forming a fluid bearing surface (gimballed head) is arranged to support the elongate member, the slide A semiconductor processing apparatus forming a second fluid bearing surface. 제 18 항에 있어서, 상기 유체 베어링의 상기 지지 부재는 상기 제 1 및 제 2 유체 베어링 표면들에 수직인 방향으로 탄력적인, 반도체 공정 장치.19. The semiconductor processing apparatus of claim 18, wherein the support member of the fluid bearing is resilient in a direction perpendicular to the first and second fluid bearing surfaces. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 세장형 부재 드라이버는 적어도 하나의 리니어 모터를 포함하는, 반도체 공정 장치.17. The semiconductor processing apparatus of claim 15 or 16, wherein the elongate member driver comprises at least one linear motor. 제 20 항에 있어서, 상기 세장형 부재는 2개의 리니어 모터들 사이에 삽입되는, 반도체 공정 장치.21. The semiconductor processing apparatus of claim 20, wherein the elongate member is inserted between two linear motors. 제 21 항에 있어서, 상기 캐리어는 상기 캐리어에 대하여 고정된 위치를 갖는 슬라이드를 포함하며, 상기 반도체 공정 장치는 상기 슬라이드와 상기 제 1 리니어 모터 사이에 배치된 제 1 베어링, 및 상기 슬라이드와 상기 세장형 부재 사이의 제 2 베어링을 더 포함하는, 반도체 공정 장치.22. The apparatus of claim 21, wherein the carrier comprises a slide having a fixed position relative to the carrier, the semiconductor processing apparatus comprising: a first bearing disposed between the slide and the first linear motor, and the slide and the three And a second bearing between the elongate members. 제 22 항에 있어서, 상기 제 1 베어링은 상기 세장형 부재의 상기 단부를 향해 상기 세장형 부재를 지지하도록 배치되는 다수의 유체 베어링들을 포함하며, 각 유체 베어링은 상기 세장형 부재의 상기 길이방향 축에 수직인 방향으로 탄력적인 지지 부재 및 제 1 유체 베어링 표면을 형성하는 짐벌링된 헤드를 포함하며, 상기 슬라이드는 각 유체 베어링을 위한 제 2 유체 베어링 표면을 제공하는, 반도체 공정 장치.23. The elongated bearing of claim 22, wherein the first bearing comprises a plurality of fluid bearings arranged to support the elongate member toward the end of the elongate member, wherein each fluid bearing is in the longitudinal axis of the elongate member. And a gimbaled head defining a resilient support member and a first fluid bearing surface in a direction perpendicular to the second slide, the slide providing a second fluid bearing surface for each fluid bearing. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 피드쓰루는 상기 세장형 부재의 상기 길이방향 축에 수직인 방향으로 탄력적이며, 상기 진공 밀폐부는 차등 펌핑된(differentially pumped) 진공 밀폐부인, 반도체 공정 장치.17. The semiconductor processing apparatus according to claim 15 or 16, wherein the feedthrough is resilient in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the elongate member, and the vacuum seal is a differentially pumped vacuum seal. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 세장형 부재는 단면이 원형이며, 상기 반도체 공정 장치는 상기 세장형 부재의 길이방향 축을 중심으로 상기 세장형 부재를 회전시키도록 배치되는 회전 구동 수단을 더 포함하는, 반도체 공정 장치.17. The elongated member according to claim 15 or 16, wherein the elongate member is circular in cross section, and the semiconductor processing apparatus further comprises rotation driving means arranged to rotate the elongate member about the longitudinal axis of the elongate member. It includes a semiconductor processing apparatus. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 상기 이동가능 세장형 부재에 작용하는 고정힘을 상쇄시키도록 배치되는 힘 보상기를 더 포함하는, 반도체 공정 장치.17. The semiconductor processing apparatus according to claim 15 or 16, further comprising a force compensator arranged to cancel a fixed force acting on the movable elongate member. 반도체 공정 장치의 진공 챔버의 내부 및 외부로의 왕복이동을 위한 세장형 부재를 장착하는 방법으로서, A method of mounting an elongate member for reciprocating movement into and out of a vacuum chamber of a semiconductor processing apparatus, (a) 상기 세장형 부재를 캐리어에 대해 지지하는 단계 ― 상기 세장형 부재는 상기 진공 챔버 외부에 있는, 상기 세장형 부재의 제 1 단부를 향해 위치되는 적어도 하나의 로드 베어링(load bearing) 디바이스에 의하여 지지됨 ― ; 및(a) supporting said elongate member against a carrier, said elongate member being in at least one load bearing device positioned towards a first end of said elongate member, outside said vacuum chamber; Supported by; And (b) 상기 진공 챔버의 내부와 외부 사이의 진공 밀폐부를 관통하여 상기 세장형 부재를 장착하는 단계를 포함하며,(b) mounting the elongate member through a vacuum seal between the interior and exterior of the vacuum chamber, 상기 세장형 부재에 의해 제공되는 로드(load)는 상기 로드 베어링 디바이스 또는 각각의 로드 베어링 디바이스에 의해 실질적으로 지탱되어 상기 진공 밀폐부가 왕복이동중 상기 세장형 부재를 위한 비-로드 베어링 가이드(non-load bearing guide)로 기능하는, 세장형 부재 장착 방법.The load provided by the elongate member is substantially supported by the rod bearing device or each rod bearing device such that the vacuum seal is a non-load bearing guide for the elongate member during reciprocating movement. Elongate member mounting method that functions as a bearing guide). 삭제delete 챔버벽 부재를 구비한 반도체 공정 장치의 진공 챔버 내부로의 세장형 부재의 피드쓰루를 위한 진공 밀폐부로서,A vacuum seal for feed-through of an elongate member into a vacuum chamber of a semiconductor processing apparatus having a chamber wall member, 상기 챔버벽 부재에 고정되며 상기 챔버벽 부재를 관통하는 방향으로 연장되는 길이방향 축을 갖는 외부 장착부;It is fixed to the chamber wall external mounting member having an axis length extending in a direction through the chamber wall member direction; 상기 외부 장착부에 내향하여 방사방향으로 장착되는 내부 베어링 ― 상기 내부 베어링은 상기 외부 장착부에 대해 이동가능하며, 상기 세장형 부재가 이를 통과해 수용될 수 있는 크기를 가지며, 마찬가지로 상기 챔버벽을 관통하는 방향으로 연장되는 길이방향 축을 가짐 ― ; 및An inner bearing radially mounted inwardly to the outer mount, the inner bearing being movable relative to the outer mount, the elongate member being sized to be received therethrough and likewise penetrating the chamber wall; Having a longitudinal axis extending in a direction; And 상기 내부 베어링과 상기 외부 장착부 사이에 배치되는 다수의 탄력성 개스켓(compliant gasket)들 ― 상기 다수의 탄력성 개스켓들은 상기 내부 베어링과 상기 외부 장착부의 상기 길이방향 축들을 따라 축방향으로 이격됨 ― 을 포함하는, 진공 밀폐부.A plurality of compliant gaskets disposed between the inner bearing and the outer mount, the plurality of resilient gaskets axially spaced along the longitudinal axes of the inner bearing and the outer mount. Including, the vacuum seal. 제 29 항에 있어서, 상기 내부 베어링에 작용하는 축방향 힘에 대한 반작용을 제공하도록 배치되는 평형물(counter balance)을 더 포함하는, 진공 밀폐부. 30. The vacuum seal of claim 29, further comprising a counter balance arranged to provide a reaction to the axial force acting on the inner bearing. 제 30 항에 있어서, 상기 평형물은 상기 외부 장착부에 대해 고정된 반작용 플레이트(reaction plate)를 포함하는, 진공 밀폐부.32. The vacuum seal of claim 30, wherein the balance comprises a reaction plate fixed relative to the external mount. 제 31 항에 있어서, 상기 평형물은 상기 반작용 플레이트에 대해 힘을 가하는 짐벌링된 트러스트 플레이트(gimballed thrust plate) 장치를 더 포함하는, 진공 밀폐부.32. The vacuum seal of claim 31, wherein the balance further comprises a gimbballed thrust plate device that exerts a force on the reaction plate. 제 32 항에 있어서, 상기 짐벌링된 트러스트 플레이트 장치는 제 1 및 제 2 트러스트 플레이트들을 포함하며, 각 트러스트 플레이트는 직경방향에서 대향하는 2개의 트러스트 버튼들을 포함하며, 상기 제 1 트러스트 플레이트 상의 트러스트 버튼들은 상기 제 2 트러스트 플레이트 상의 트러스트 버튼들로부터 수직으로 오프셋되며, 상기 제 1 트러스트 플레이트의 트러스트 버튼들에는 사용중 상기 제 2 트러스트 플레이트에 대해 힘이 작용하며, 차례로 상기 제 2 트러스트 플레이트의 상기 트러스트 버튼들에는 사용중 상기 반작용 플레이트에 대해 힘이 작용하는, 진공 밀폐부.33. The apparatus of claim 32, wherein the gimbaled trust plate device comprises first and second trust plates, each trust plate including two trust buttons facing in the radial direction, and a trust button on the first trust plate. Are vertically offset from the trust buttons on the second trust plate, the trust buttons of the first trust plate exerting a force on the second trust plate in use, in turn the trust buttons of the second trust plate. Wherein the force acts against the reaction plate during use. 제 30 항에 있어서, 상기 평형물은 상기 내부 베어링에 대해 고정되는 고인장강도(high tensile strength) 와이어를 포함하는, 진공 밀폐부.31. The vacuum seal of claim 30, wherein the balance comprises a high tensile strength wire secured to the inner bearing. 제 29 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부 베어링은 제 1 회전 베어링 표면을 제공하며, 상기 세장형 부재는 제 2 회전 베어링 표면을 제공하며, 상기 제 1 및 제 2 회전 베어링 표면들 사이에 유체 베어링을 형성하도록 상기 진공 밀폐부에 유체 공급이 제공되는, 진공 밀폐부.35. The method of any one of claims 29 to 34, wherein the inner bearing provides a first rotating bearing surface, the elongate member provides a second rotating bearing surface, and the first and second rotating bearing surfaces. And a fluid supply is provided to said vacuum seal to form a fluid bearing between them. 제 35 항에 있어서, 상기 진공 밀폐부의 대기압측에 있는 상기 세장형 부재의 제 1 부분과 상기 진공 챔버 내부에 있는 상기 세장형 부재의 제 2 부분 사이에 압력 차이를 유지하기 위하여 상기 내부 베어링 내부에 차등 펌핑된 홈(groove)을 더 포함하는, 진공 밀폐부. 36. The internal bearing of claim 35 wherein a pressure difference is maintained between the first portion of the elongate member at the atmospheric pressure side of the vacuum seal and the second portion of the elongate member within the vacuum chamber. And a differential pumped groove. 반도체 공정 장치에 있어서, In a semiconductor processing apparatus, 구멍을 갖는 챔버벽을 구비한 진공 챔버;A vacuum chamber having a chamber wall with holes; 상기 챔버벽의 상기 구멍을 관통하여 연장되는 세장형 아암(arm), 및 상기 세장형 아암의 제 1 단부에 부착되고 상기 진공 챔버 내부에 위치하는 기판 지지부를 포함하는 기판 스캐닝 장치 ― 상기 기판 지지부는 처리될 기판을 수용하도록 적응되는 전면부와 상기 전면부에 대향하는 후면부를 포함함 ― ;A substrate scanning device comprising an elongate arm extending through the aperture of the chamber wall and a substrate support attached to a first end of the elongate arm and positioned within the vacuum chamber, the substrate support being A front portion adapted to receive a substrate to be processed and a back portion opposite the front portion; 길이방향으로 상기 챔버벽을 관통하는 제 1 방향, 및 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 상기 기판 스캐닝 장치를 이동시키기 위한 스캐닝 장치 구동 수단; 및Scanning device driving means for moving said substrate scanning device in a first direction penetrating said chamber wall in a longitudinal direction and a second direction perpendicular to said first direction; And 상기 기판 지지부에 인접하고 상기 기판 지지부와 고정 관계로 장착되는 파라데이(Faraday)를 포함하는, 반도체 공정 장치.And a Faraday adjacent to the substrate support and mounted in a fixed relationship with the substrate support. 제 37 항에 있어서, 상기 기판 지지부의 상기 전면부가 입사 이온빔을 향하는 제 1 위치와 상기 기판 지지부의 상기 후면부가 상기 입사 이온빔을 향하는 제 2 위치 사이에서, 상기 세장형 아암이 이동하는 상기 제 1 방향에 평행한 축을 중심으로 상기 기판 지지부를 회전시키기 위한 회전 구동 수단을 더 포함하는, 반도체 공정 장치.38. The first direction of claim 37, wherein the elongate arm moves between a first position where the front portion of the substrate support faces the incident ion beam and a second position where the rear portion of the substrate support faces the incident ion beam And rotation drive means for rotating the substrate support about an axis parallel to the axis. 제 38 항에 있어서, 상기 파라데이는 상기 기판 지지부의 상기 전면부에 인접하여 장착되며, 상기 반도체 공정 장치는, 상기 기판 지지부가 상기 제 2 위치로 회전될 때 빔 프로파일링을 위하여 상기 기판 지지부의 상기 후면부에 인접하여 상기 기판 지지부와 고정 관계로 장착되는 제 2 파라데이를 더 포함하는, 반도체 공정 장치.39. The apparatus of claim 38, wherein the Faraday is mounted adjacent to the front portion of the substrate support, and the semiconductor processing apparatus further comprises: the substrate support for beam profiling when the substrate support is rotated to the second position. And a second faraday mounted in a fixed relationship with the substrate support adjacent to the backside. 제 38 항 또는 제 39 항에 있어서, 상기 파라데이는 전면 및 후면 개구부들 을 가지며, 상기 전면 개구부는 상기 기판 지지부의 상기 전면부들에 인접하여 배치되며, 상기 후면 개구부는 상기 기판 지지부의 상기 후면부에 인접하여 배치되는, 반도체 공정 장치.40. The substrate of claim 38 or 39, wherein the Faraday has front and rear openings, the front opening is disposed adjacent the front portions of the substrate support, and the rear opening is in the rear portion of the substrate support. The semiconductor processing apparatus arrange | positioned adjacently. 제 38 항 또는 제 39 항에 있어서, 상기 기판 지지부의 상기 후면부는 반도체 재료 및 그래파이트를 포함하는 목록에서 선택되는 재료로 형성되거나 또는 코팅되는, 반도체 공정 장치.40. The semiconductor processing apparatus according to claim 38 or 39, wherein the rear surface portion of the substrate support is formed or coated with a material selected from a list comprising a semiconductor material and graphite. 제 38 항 또는 제 39 항에 있어서, 상기 세장형 아암은 반도체 재료 및 그래파이트를 포함하는 목록에서 선택된 재료로 코팅되는, 반도체 공정 장치.40. The semiconductor processing apparatus of claim 38 or 39, wherein the elongate arm is coated with a material selected from the list comprising semiconductor material and graphite. 반도체 공정 장치에서 이온빔을 프로파일링하는 방법으로서, A method of profiling an ion beam in a semiconductor processing apparatus, 상기 장치는 구멍을 갖는 챔버벽을 구비한 진공 챔버 및 빔 스캐닝 장치를 포함하고, 상기 스캐닝 장치는 상기 챔버벽의 상기 구멍을 관통하여 연장되는 세장형 아암 및 상기 세장형 아암의 제 1 단부에 부착되고 상기 진공 챔버 내부에 위치되는 기판 지지부를 포함하고, 상기 기판 지지부는 처리될 기판을 수용하도록 적응되는 전면부 및 상기 전면부에 대향하는 후면부를 포함하며,The apparatus includes a vacuum chamber having a chamber wall with holes and a beam scanning device, wherein the scanning device is attached to an elongate arm extending through the aperture of the chamber wall and a first end of the elongate arm. And a substrate support positioned inside the vacuum chamber, the substrate support comprising a front portion adapted to receive a substrate to be processed and a back portion opposite the front portion, 상기 이온빔 프로파일링 방법은:The ion beam profiling method is: 상기 기판 지지부에 인접하여 상기 기판 지지부와 고정 관계로 파라데이를 장착하는 단계;Mounting a Faraday in a fixed relationship with the substrate support adjacent to the substrate support; 길이방향으로 상기 챔버벽을 관통하는 제 1 방향과 상기 제 1 방향에 수직한 제 2 방향 중 어느 하나의 방향으로, 상기 이온빔이 상기 파라데이에 상기 제 1 또는 제 2 방향 각각으로 정렬될 때까지, 상기 빔 스캐닝 장치를 이동시키는 단계;In either of a first direction penetrating the chamber wall in a longitudinal direction and a second direction perpendicular to the first direction, until the ion beam is aligned with the first or second direction on the faraday, respectively. Moving the beam scanning device; 상기 이온빔이 상기 파라데이를 가로질러 통과하도록 상기 제 1 및 제 2 방향 중 다른 하나의 방향으로 상기 빔 스캐닝 장치를 스캐닝하는 단계; Scanning the beam scanning device in a direction of the other of the first and second directions such that the ion beam passes across the faraday; 상기 빔 스캐닝 장치가 상기 파라데이를 가로질러 스캐닝되는 동안 파라데이 출력 신호를 얻는 단계; 및Obtaining a Faraday output signal while the beam scanning device is scanning across the Faraday; And 상기 파라데이 출력 신호로부터 상기 제 1 및 제 2 방향들 중 상기 다른 하나의 방향으로 이온빔의 프로파일을 획득하는 단계를 포함하는, 이온빔 프로파일링 방법.And obtaining a profile of an ion beam in the other of the first and second directions from the Faraday output signal. 제 43 항에 있어서, 상기 기판 스캐닝 장치를 이동시키는 단계 전에 상기 기판 지지부 상에 더미 기판을 장착하는 단계를 더 포함하는, 이온빔 프로파일링 방법.44. The method of claim 43, further comprising mounting a dummy substrate on the substrate support prior to moving the substrate scanning device. 제 43 항에 있어서, 상기 파라데이는 상기 파라데이의 면에 파라데이 구멍을 가지며, 상기 파라데이 구멍은 상기 기판 지지부의 상기 전면부로부터 멀어지는 방향을 향하고 상기 기판 지지부의 상기 후면부 쪽을 향하며, 상기 이온빔 프로파일링 방법은 상기 파라데이 구멍이 상기 이온빔 쪽을 향할 때까지 상기 제 1 방향에 평행한 축을 중심으로 상기 기판 지지부를 회전시키는 단계를 더 포함하는, 이온빔 프로파일링 방법.44. The substrate of claim 43, wherein the Faraday has a Faraday hole in the face of the Faraday, the Faraday hole faces away from the front side of the substrate support and toward the rear side of the substrate support. The method of ion beam profiling further comprises rotating the substrate support about an axis parallel to the first direction until the Faraday aperture is towards the ion beam. 제 43 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서, The method of any one of claims 43-45, 상기 빔 스캐닝 장치는 상기 기판 지지부의 상기 후면부에 인접하여 장착되는 제 2 파라데이를 더 포함하며, 상기 이온빔 프로파일링 방법은 상기 기판 지지부의 상기 후면부가 상기 전면부보다 상기 이온빔의 소스에 근접할 때까지 상기 제 1 방향에 평행한 축을 중심으로 상기 기판 지지부를 회전시키는 단계를 더 포함하며;The beam scanning apparatus further includes a second Faraday mounted adjacent to the rear portion of the substrate support, wherein the ion beam profiling method is provided when the rear portion of the substrate support is closer to the source of the ion beam than the front portion. Rotating the substrate support about an axis parallel to the first direction until 상기 빔 스캐닝 장치는 상기 이온빔이 상기 제 2 파라데이에 정렬될 때까지 상기 제 1 및 제 2 방향들 중 상기 하나의 방향으로 이동되고, 상기 제 2 파라데이를 가로질러 상기 제 1 및 제 2 방향들 중 상기 다른 하나의 방향으로 스캐닝되며, 상기 이온빔의 상기 프로파일은 상기 제 2 파라데이의 출력으로부터 획득되는, 이온빔 프로파일링 방법.The beam scanning apparatus is moved in the one of the first and second directions until the ion beam is aligned with the second Faraday, and crosses the first and second Faraday. Scanning in the direction of the other of the two, wherein the profile of the ion beam is obtained from an output of the second Faraday. 제 43 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 빔 스캐닝 장치를 이동시키는 단계를 수행하기 전에 상기 기판 지지부의 상기 전면부를 커버하도록 보호부(shield)를 이동시키는 단계를 더 포함하는, 이온빔 프로파일링 방법.46. The ion beam of any one of claims 43-45, further comprising moving a shield to cover the front portion of the substrate support prior to moving the beam scanning device. Profiling method. 제 43 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서, The method of any one of claims 43-45, 상기 파라데이는 각각 구멍을 갖는 대향하는 제 1 및 제 2 측면을 구비하며, 상기 제 1 면이 상기 기판 지지부의 상기 전면부에 인접하고 상기 제 2 면이 상기 기판 지지부의 상기 후면부에 인접하도록 상기 파라데이가 장착되며; The Faraday has opposing first and second side surfaces, each having holes, wherein the first side is adjacent to the front portion of the substrate support and the second side is adjacent to the rear portion of the substrate support. Faraday is fitted; 상기 이온빔 프로파일링 방법은, 상기 빔 스캐닝 장치를 이동시키는 단계 이전에:The ion beam profiling method, prior to moving the beam scanning device: 상기 기판 지지부의 상기 후면부가 상기 전면부보다 상기 이온빔의 소스에 근접할 때까지 상기 제 1 방향에 평행한 축을 중심으로 상기 기판 지지부를 회전시키는 단계를 더 포함하며;Rotating the substrate support about an axis parallel to the first direction until the rear portion of the substrate support is closer to the source of the ion beam than the front portion; 상기 이온빔 프로파일을 획득하기 위한 스캐닝 중에 상기 이온빔은 상기 파라데이의 상기 제 2 면과 정렬되는, 이온빔 프로파일링 방법.And the ion beam is aligned with the second side of the Faraday during scanning to obtain the ion beam profile. 이온 주입기로서,As an ion implanter, 상기 이온주입기는 제 1 항, 제 2 항, 제 6 항 내지 제 9 항, 제 15 항, 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 반도체 공정 장치 내부에 장착된 기판에 주입될 이온들의 빔을 생성시키기 위한 이온빔 발생기를 포함하는, 이온 주입기.The ion implanter generates a beam of ions to be implanted into a substrate mounted inside a semiconductor processing apparatus according to any one of claims 1, 2, 6-9, 15 and 16. And an ion beam generator for the ion implanter. 반도체 공정 장치로서, As a semiconductor processing apparatus, 챔버벽 구멍을 한정하는 챔버벽을 갖는 진공 챔버;A vacuum chamber having a chamber wall defining a chamber wall hole; 상기 챔버벽에 의해 지지되는 베이스;A base supported by the chamber wall; 상기 베이스 상에 회전가능하게 장착되고 상기 챔버벽 구멍에 일치하는 로우터 구멍을 한정하며 평면형의 제 1 및 제 2 면들을 갖는 환형 로우터;An annular rotor rotatably mounted on said base and defining a rotor aperture coincident with said chamber wall aperture and having planar first and second faces; 상기 로우터 및 챔버벽 구멍들을 관통하여 연장하며 상기 로우터 및 상기 챔버벽을 관통하는 길이방향으로 이동가능한 세장형 부재;An elongate member extending through the rotor and chamber wall holes and movable in the longitudinal direction through the rotor and chamber wall; 상기 세장형 부재가 상기 길이방향으로 왕복이동하도록 배치되는 세장형 부재 드라이버;An elongate member driver arranged to reciprocate in the longitudinal direction; 상기 세장형 부재 및 드라이버를 지지하기 위하여 상기 로우터의 제 1 외부면에 인접하여 장착되는 캐리어; 및A carrier mounted adjacent the first outer surface of the rotor to support the elongate member and driver; And 상기 이동가능한 세장형 부재의 왕복이동 방향에 수직한 방향으로 상기 캐리어가 왕복이동하도록 배치되는 캐리어 드라이버를 포함하는, 반도체 공정 장치.And a carrier driver arranged to reciprocate in a direction perpendicular to the reciprocating direction of the movable elongate member.
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